CN110325974A - 单通信接口及具有内部/外部寻址模式的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主设备和至少一个从设备之间的单通信接口,以及一种使用该单通信接口的具有内部/外部寻址模式的方法。其目的是在主从设备之间提供一种更加精简、更加通用、并且独立于内部软件变动的通信接口。该目的的解决方案是一种主设备和至少一个从设备之间的单通信接口,该主设备包括主接口,并且该从设备包括从接口和从总线系统,该从接口直接连接该从总线系统,其中该主接口和该从接口以基于分组的协议进行通信,该基于分组的协议中具有该从接口内的内部和外部寻址模式,该寻址模式、数据方向传输和数据地址位置由该基于分组的协议编码到该主设备和从设备之间在该单通信接口上的每次传输的第一个32位的字中。
Description
技术领域
本发明公开了一种主设备和至少一个从设备之间的单通信接口,以及一种具有内部/外部寻址模式的方法。
背景技术
主-从接口,如串行外设接口(serial peripheral interface,SPI),是主设备和一个或多个从设备之间的通信接口。主设备负责发起通信。一般而言,在主-从接口关系中,从侧不能发起通信,或者主侧需要详细的内存位置信息。
如果从设备想要传输数据,就必须通过中断信号,将其要求通知主,然后主才能发起传输,以从该从设备读出数据。
公知的是,主-从接口可以是半双工的或全双工的。
主-从接口通常用于寄存器访问和数据流式传输。
对于寄存器访问,从实施了寄存器接口,其中由主发送命令(读或写)和地址。对于写访问的情况,主发送数据,对于写访问的情况,从发送被请求的数据。
对于流式传输场景,并不使用寻址,发送的是应用专用分组。
复杂的从设备,如集成有处理器的嵌入式系统,要求两种不同模式的组合:在第一模式中,主想要访问从设备的内部寄存器(例如以调试为目的)。字的大小是32位,使用32位宽地址进行字节寻址。在第二模式中,主和从想要发送应用专用消息,其中不需要寻址。在这两种模式中,通信都应当是高能效的。因此,从设备集成的处理器应当尽可能少地参与到通信中。
对于如今常见的实施方式,这些要求引起了两大主要问题。首先,当从设备想要发送消息时,往往并不能发起通信。由于SPI或I2C之类的硬件协议通常并不满足这种需要,因此需要额外的措施来给予从设备发起通信序列的机会。其次,对于调试目的,主设备显然需要知道从设备的内部情况,这通常是通过访问地址映射来实现的。当仅通过消息进行通信时,其通常涵盖该领域的实际用例,一般并不希望让主设备有得知消息缓冲区内存位置的必要,因为这些位置可能随着软件的需要而在可用内存区域中变动。因此,希望给予从设备配置硬件接口的机会,将消息自动引导到合适的位置。这会让通信接口更加精简、更加通用、并且独立于内部软件变动。因此,主设备仍可与从设备对话,只是并不需要知道(例如通过更新或不同的用例来知道)缓冲区位置的可能变动。
发明内容
本发明目的的解决方案是一种主设备和至少一个从设备之间的单通信接口,所述主设备包括主接口,并且所述从设备包括从接口和从总线系统,所述从接口直接连接所述从总线系统,其中所述主接口和所述从接口以基于分组的协议通过所述从接口内的内部和外部寻址模式在所述单通信接口上进行通信,所述寻址模式、数据方向传输和数据地址位置由所述基于分组的协议编码到所述主设备和从设备之间在所述单通信接口上的每次传输的第一个32位的字中。
所述接口连接两个系统,其中一个系统为主设备,另一个系统为从设备。让从设备具有其自己的从接口是有益的,如串行外设接口(SPI)。仅从接口直接连接到从设备的总线系统。其可访问从设备的全部寄存器和内存。不再需要让主设备必须掌握从设备的内部情况或从设备内的消息缓冲区内存位置。
本发明的单通信接口包括寄存器,如中断请求(Interrupt Request,IRQ)状态/清除寄存器、外部寻址读/写指示符、内部地址读指针和内部地址写指针。这允许单个接口用于高能效的内部和外部寻址模式。外部寻址模式用于寄存器访问,其中主设备发送地址和方向(读或写)。内部寻址模式用于应用数据,其中主设备仅发送方向(主到从或从到主的传输)。只有极少的通信开销:仅需将寻址模式、方向和地址编码在单个32位的字中。
因此,在本发明的单通信接口的一个优选实施例中,所述32位的字中的第一有效位表示所述寻址模式。所述32位的字中的第二有效位表示所述数据方向传输。所述32位的命令字的第29至0位表示用于所述外部寻址模式访问的所述地址,内部从设备总线的第2至31位同此。第0至1位可以忽略,因为仅允许字对齐的访问,因此较低的2位将总是为零,不需要由主设备发送。
在另一个优选实施例中,所述通信接口在完全嵌入式片上系统中实施。因此并不局限于外部通信接口。
本发明目的的又一种解决方案是一种使用本发明的单通信接口在主设备和至少一个从设备之间通信的方法,其中每个通信传输均由所述主设备发起,且所述主接口和所述从接口以发起内部和外部寻址模式的基于分组的协议进行通信,所述从接口通过所述从接口所连接的从总线系统,自主管理对从系统内存的寻址。
所有通信传输都由所述主设备发起。所述从设备必须接受来自所述主设备的全部传输。在所述从设备内部,所述从接口具有通过所述总线系统直接访问内存的权限。对于外部,所述从接口支持突发模式,其具有用于连续多字访问的自动地址增量。在内部,这些被转换为单总线传输,因为外部接口比内部总线慢一到两个数量级,并且若也在内部发起所述突发会导致阻塞时间过多。
在本发明方法的一个优选实施例中,每个通信传输起始均为32位的命令字,该命令字包括两个最高有效位,表示寻址模式和方向的所述命令,余下的30位序列表示用于外部寻址模式访问的字地址。这具有的有益效果在于:只有极少的通信开销——仅需将寻址模式、方向和地址编码在每个通信传输开始的单个32位的字中。
在另一个优选实施例中,所述32位的命令字中的2位命令字部分支持四个通信模式:“01”指示内部寻址模式读请求,表示所述从设备向所述主发送消息;“11”指示内部寻址模式写请求,表示所述主设备向所述从设备发送消息;“00”指示外部寻址模式读请求,表示所述主按给定地址,在所述从设备的从总线系统上进行读访问;“01”指示外部寻址模式写请求,表示所述主按给定地址,在所述从设备的所述从总线系统上进行写访问。外部寻址模式用于寄存器访问,其中所述主设备发送地址和方向(读或写)。
内部寻址模式用于应用数据,其中所述主设备仅发送方向(主到从或从到主)。
在本发明方法的又一个优选实施例中,如果所述从设备有意向所述主设备传输数据,则所述从设备提出中断,所述主设备发起内部寻址模式读请求。这具有的有益效果是:所述主设备将得知有新数据来自所述从设备,无需对状态寄存器或“从对主数据通道”做轮询。
在本发明方法的一个实施例中,使用异步通信。这具有的有益效果是:所述主设备和从设备之间的所述通信不需要专用定时。
综上,本发明的主设备和至少一个从设备之间的单通信接口和本发明的方法具有的优势在于:由于异步通信,不需要专用定时。而且也不存在阻塞,其意味着另一方可以继续通信,直至接收到就绪/请求中断请求(Interrupt Request,IRQ)。对于所述主设备或接收方设备而言,消息存储位置是无关的,仅请求所需的内容。使用本发明的单通信接口,可以实现一种即时处理,因为不需要用于就绪/请求的繁重的等待/轮询工作。另一个优势在于:分组中可以实施任何叠加协议,因此不需要固定长度。通信使用了非常紧凑的命令结构,2位用于命令,30位用于字地址。最后但也很重要的一点是,如果支持直接内存访问(direct memory access,DMA),如增量突发,则仅存在极少的控制开销。
附图说明
将使用图中所示的示例性实施例更详细地描述本发明。
图1具有SPI主从接口的系统示例;
图2命令字结构。
附图标记列表
1 单通信接口
2 主设备
3 从设备
4 主接口
5 从接口
6 从总线系统
具体实施方式
图1示出了本发明的单通信接口1,其连接两个系统,其中一个系统为主设备2,另一个为从设备3。从设备3具有其自身的从接口5,如串行外设接口(SPI)。仅从接口5直接连接到从设备3的总线系统6。其可访问从设备3的全部寄存器和内存。不再需要让主设备2必须掌握从设备3的内部情况或从设备3内的消息缓冲区内存位置。
本发明的单通信接口1包括寄存器,如IRQ状态/清除寄存器、外部寻址读/写指示符、内部地址读指针和内部地址写指针。这允许单接口1用于高能效的内部和外部寻址模式。外部寻址模式用于寄存器访问,其中主设备发送地址和方向(读或写)。内部寻址模式用于应用数据,其中主设备2仅发送方向(主到从或从到主的传输)。只有极少的通信开销:仅需将寻址模式、方向和地址编码在单个32位的字中。
每个通信传输起始均为32位的命令字,该命令字包括两个最高有效位,表示寻址模式和方向的命令,余下的30位序列表示用于外部寻址模式访问的字地址,这在图2中示出。这具有的有益效果在于:只有极少的通信开销——仅需将寻址模式、方向和地址编码在每个通信传输开始的单个32位的字中。
该32位的命令字中的2位命令字部分支持四个通信模式:“01”指示内部寻址模式读请求,表示从设备3向主2发送消息;“11”指示内部寻址模式写请求,表示主设备2向从设备3发送消息;“00”指示外部寻址模式读请求,表示主2按给定地址,在从设备3的从总线系统6上进行读访问;“01”指示外部寻址模式写请求,表示主2按给定地址,在从设备3的从总线系统6上进行写访问。外部寻址模式用于寄存器访问,其中主设备2发送地址和方向(读或写)。
Claims (10)
1.一种主设备和至少一个从设备之间的单通信接口,所述主设备包括主接口,并且所述从设备包括从接口和从总线系统,所述从接口直接连接所述从总线系统,其中所述主接口和所述从接口以基于分组的协议进行通信,所述基于分组的协议中具有所述从接口内的内部和外部寻址模式,所述寻址模式、数据方向传输和数据地址位置由所述基于分组的协议编码到所述主设备和从设备之间每次传输的第一个32位的字中。
2.根据权利要求1所述的主设备和至少一个从设备之间的单通信接口,其中所述32位的字中的第一有效位表示所述寻址模式。
3.根据权利要求1所述的主设备和至少一个从设备之间的单通信接口,其中所述32位的字中的第二有效位表示所述数据方向传输。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的主设备和至少一个从设备之间的单通信接口,其中所述32位的命令字的第29至0位表示用于所述外部寻址模式访问的所述地址。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的主设备和至少一个从设备之间的单通信接口,其中所述通信接口在完全嵌入式片上系统中实施。
6.一种使用根据权利要求1至5中任一项所述的单通信接口在主设备和至少一个从设备之间通信的方法,其中每个通信传输均由所述主设备发起,且所述主接口和所述从接口以发起内部和外部寻址模式的基于分组的协议进行通信,其中所述从接口通过所述从接口所连接的从总线系统,自主管理对从系统内存的寻址。
7.根据权利要求6所述的在主设备和至少一个从设备之间通信的方法,其中每个通信传输起始均为32位的命令字,所述32位的命令字包括两个最高有效位,表示寻址模式和方向的所述命令,余下的30位表示用于外部寻址模式访问的字地址。
8.根据权利要求7所述的在主设备和至少一个从设备之间通信的方法,其中所述2位命令字部分支持四个通信模式:“01”为内部寻址模式读请求,表示所述从设备向所述主发送消息;“11”为内部寻址模式写请求,表示所述主设备向所述从设备发送消息;“00”为外部寻址模式读请求,表示所述主按给定地址,在所述从设备的从总线系统上进行读访问;“01”为外部寻址模式写请求,表示所述主按给定地址,在所述从设备的所述从总线系统上进行写访问。
9.根据权利要求8所述的在主设备和至少一个从设备之间通信的方法,其中如果所述从设备有意向所述主设备传输数据,则所述从设备提出中断,所述主设备发起内部寻址模式读请求。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的在主设备和至少一个从设备之间通信的方法,其中使用异步通信。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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