CN114697158A - 一种车载多处理器间spi总线通信协议及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载多处理器间SPI总线通信协议及其工作方法,属于车载SOC间通信,本发明基于普通SPI的硬件方案设计,SOC作为SPI的Master节点,MCU作为SPI的Slave节点,每一路SPI需要5个PIN的连接,除了SPI通用的4 PIN之外,每路SPI还需要1路GPIO用于通知SOC;其中SRQ由MCU控制,CSN由SOC控制,由MCU通过中断检测,MCU通过周期性(10MS)拉低SRQ来请求和SOC进行通信,SOC检测到SRQ拉低,则会拉低CSN,此时通信开始,当SOC拉高CSN,此时通信结束,MCU将SRQ拉高,以准备下一轮的通信,本发明数据几乎可以达到100%的可靠性,数据传输速度快,从机端能主动发送数据,数据格式标准化。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载多处理器间SPI总线通信协议及其工作方法,属于车载SOC间通信。
背景技术
车载SOC间通信指的是汽车电池的充电状态,也叫做剩余容量,表示电池继续工作的能力,SOC一般是充电容量与额定容量的比值,用百分比表示,一个电池一般是有额定容量的,在某倍率下充电一定的时间,你可以得到充电容量,这个容量与你的额定容量的比值即位SOC。其取值范围为0~1,当SOC=0时表示电池放电完全,当SOC=1时表示电池完全充满,但现有技术中的车载多处理器间还存在以下问题:
1、SPI接口通信数据容易丢失,数据传输过程中电平变化容易受到环境干扰;
2、车载处理器间SPI数据传输混乱,SPI一般需要转发can数据和其他通信数据,数据量比较大,传输过程中有没有标准的格式;
3、SPI接口slave端不能主动发送数据,SPI协议规定slave端的时钟需要master端提供。
发明内容
发明目的:提供一种车载多处理器间SPI总线通信协议及其工作方法,解决上述提到的问题。
技术方案:一种车载多处理器间SPI总线通信协议及其工作方法,包括:
SOC作为SPI的Master节点,MCU作为SPI的Slave节点,每一路SPI需要5个PIN的连接,除了SPI通用的4PIN之外,每路SPI还需要1路GPIO用于通知SOC;
所述SOC与所述MUC均包括:
CLK,用于时钟信号,由主设备产生;
CSN,用于从设备使能信号,由主设备控制;
MOSI,用于主设备数据输出,从设备数据输入;
MISO,用于主设备数据输入,从设备数据输出;
所述MCU还包括SRQ,用于从设备数据发送请求;
所述SOC还包括GPIO,用于输出数据通知SOC。
在进一步的实施例中,SRQ由MCU控制,CSN由SOC控制,由MCU通过中断检测,MCU通过周期性(10MS)拉低SRQ来请求和SOC进行通信,SOC检测到SRQ拉低,则会拉低CSN,此时通信开始;当SOC拉高CSN,此时通信结束,MCU将SRQ拉高,以准备下一轮的通信。
在进一步的实施例中,在工作时,需要进行检测数据的正确度,采用CRC可以高比例的纠正信息传输过程中的错误,可以在极短的时间内完成数据校验码的计算,并迅速完成纠错过程,通过数据包自动重发的方式使得计算机的通信速度大幅提高,对通信效率和安全提供了保障;其步骤如下:
循环校验码的生成,把待发送的n位二进制数据:
an-1an-2…a1a0
表达成n-1阶多项式P(x),最高幂次是xn-1:
P(x)=an-1xn-1+an-2xn-2…a1x+a0
将信息码组左移k位成P(x)xk,k位校验位拼接在n位数据位后面,则n+k为CRC校验码的字长,即n+k位信息码组:
an-1+kan-2+k…a1+kak00…0。
在进一步的实施例中,本端在检测到数据发送时发送数据,另一端根据数据crc校验、index数值和数据类型判断出数据是否正确,数据正确回复ACK数据应答,本次数据传输完成,数据错误回复NACK本端进行数据重新传输。
在进一步的实施例中,数据正常传输过程中连续送3次数据错误将启动恢复机制,系统重新初始化SPI并进入发送数据状态。系统发送数据后超过500ms没有得到应答也进入恢复机制。
一种车载多处理器间SPI总线通信协议的工作方法,包括以下步骤:
步骤1、MCU周期性的拉低SRQ请求通信;
步骤2、SOC拉低CS,进行数据传输;
步骤3、如果此侧有数据要发送,则准备发送Data帧,如果没有数据发送,则准备发送Dummy帧;
步骤4、数据交换完毕,等待下次MCU拉低SRQ,交换ACK帧;
步骤5、根据ACK的状态,判断是否需要重发数据;
步骤6、回到步骤1。
在进一步的实施例中,SPI通信帧格式总共有3种帧的类型:Data帧、ACK帧和Dummy帧。
在进一步的实施例中,所述Data帧业务数据的帧,格式如下:
FrameLen:2个字节,表示整个帧的长度,固定为900个字节,不够900字节填充0x00;
FrameType:1个字节,表示该帧类型:Data帧=0x01;ACK帧=0x02;Dummy帧=0x03;
Index:1个字节,Rolling Count++;
Msg0-Msgn,n个业务流数据,MSB方式;
MsgLen:2个字节,某条业务流Msg的长度;
MsgID:2个字节,表示某条具体的业务流;
Data[n]:n个字节,表示某条业务流的具体数据;
Checksum:2个字节,表示整个帧的Checksum,在整个帧的尾部。
在进一步的实施例中,所述ACK帧包含ACK和NACK,表示对收到的Data帧和Dummy帧的反馈;其格式如下:
ACK/NACK:1个字节,当收到的消息Checksum正确时,ACK=0x01,否则NACK=0x02。
在进一步的实施例中,Dummy帧表示本次无业务数据需要发送,则发送Dummy帧。
有益效果:本发明涉及一种车载多处理器间SPI总线通信协议及其工作方法,属于车载SOC间通信,本发明基于普通SPI的硬件方案设计,SOC作为SPI的Master节点,MCU作为SPI的Slave节点,每一路SPI需要5个PIN的连接,除了SPI通用的4PIN之外,每路SPI还需要1路GPIO用于通知SOC;其中SRQ由MCU控制,CSN由SOC控制,由MCU通过中断检测,MCU通过周期性(10MS)拉低SRQ来请求和SOC进行通信,SOC检测到SRQ拉低,则会拉低CSN,此时通信开始,当SOC拉高CSN,此时通信结束,MCU将SRQ拉高,以准备下一轮的通信,本发明数据几乎可以达到100%的可靠性,数据传输速度快,从机端能主动发送数据,数据格式标准化。
附图说明
图1是本发明的SOC和MCU示意图。
图2是本发明的SOC和MCU功能图。
图3是本发明的数据正确性crc检验机制示意图。
图4是本发明的数据传输过程中不丢失流程图。
图5是本发明的异常时协议保障示意图。
图6是本发明的主机端与从机端5线连接图。
图7是本发明的SPI时序图。
图8是本发明的数据交换示意图。
图9是本发明的Data帧格式示意图。
图10是本发明的ACK帧格式示意图。
图11是本发明的Dummy帧格式示意图。
具体实施方式
在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施;在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
在一个实施例中,如图1所示,一种车载多处理器间SPI总线通信协议,包括:
SOC作为SPI的Master节点,MCU作为SPI的Slave节点,每一路SPI需要5个PIN的连接,除了SPI通用的4PIN之外,每路SPI还需要1路GPIO用于通知SOC。
在一个实施例中,如图2所示,所述SOC与所述MUC均包括:
CLK,用于时钟信号,由主设备产生;
CSN,用于从设备使能信号,由主设备控制;
MOSI,用于主设备数据输出,从设备数据输入;
MISO,用于主设备数据输入,从设备数据输出;
所述MCU还包括SRQ,用于从设备数据发送请求;
所述SOC还包括GPIO,用于输出数据通知SOC。
在一个实施例中,SRQ由MCU控制,CSN由SOC控制,由MCU通过中断检测,MCU通过周期性(10MS)拉低SRQ来请求和SOC进行通信,SOC检测到SRQ拉低,则会拉低CSN,此时通信开始;当SOC拉高CSN,此时通信结束,MCU将SRQ拉高,以准备下一轮的通信。
在一个实施例中,如图3所示,在计算机网络通信中运用CRC校验时相对于其他校验方法就有一定的优势。CRC可以高比例的纠正信息传输过程中的错误,可以在极短的时间内完成数据校验码的计算,并迅速完成纠错过程,通过数据包自动重发的方式使得计算机的通信速度大幅提高,对通信效率和安全提供了保障,由于CRC算法检验的检错能力极强,且检测成本较低,因此在对于编码器和电路的检测中使用较为广泛,从检错的正确率与速度、成本等方面,都比奇偶校验等校验方式具有优势,因而,CRC成为计算机信息通信领域最为普遍的校验方式,其步骤如下:
循环校验码的生成,把待发送的n位二进制数据:
an-1an-2…a1a0
表达成n-1阶多项式P(x),最高幂次是xn-1:
P(x)=an-1xn-1+an-2xn-2…a1x+a0
将信息码组左移k位成P(x)xk,k位校验位拼接在n位数据位后面,则n+k为CRC校验码的字长,即n+k位信息码组:
an-1+kan-2+k…a1+kak00…0。
在一个实施例中,如图5所示,在工作时,实现数据传输过程中不丢失,本端在检测到数据发送时发送数据,另一端根据数据crc校验、index数值和数据类型判断出数据是否正确,数据正确回复ACK数据应答,本次数据传输完成,数据错误回复NACK本端进行数据重新传输。
在一个实施例中,如图5所示,在工作时,实现异常时协议保障,数据正常传输过程中连续送3次数据错误将启动恢复机制,系统重新初始化SPI并进入发送数据状态。系统发送数据后超过500ms没有得到应答也进入恢复机制。
在一个实施例中,一种车载多处理器间SPI总线通信协议的工作方法,包括以下步骤:
步骤1、MCU周期性的拉低SRQ请求通信;
步骤2、SOC拉低CS,进行数据传输;
步骤3、如果此侧有数据要发送,则准备发送Data帧,如果没有数据发送,则准备发送Dummy帧;
步骤4、数据交换完毕,等待下次MCU拉低SRQ,交换ACK帧;
步骤5、根据ACK的状态,判断是否需要重发数据;
步骤6、回到步骤1。
在一个实施例中,SPI通信帧格式总共有3种帧的类型:Data帧、ACK帧和Dummy帧。
在一个实施例中,如图9所示,所述Data帧业务数据的帧,格式如下:
FrameLen:2个字节,表示整个帧的长度,固定为900个字节,不够900字节填充0x00;
FrameType:1个字节,表示该帧类型:Data帧=0x01;ACK帧=0x02;Dummy帧=0x03;
Index:1个字节,Rolling Count++;
Msg0-Msgn,n个业务流数据,MSB方式;
MsgLen:2个字节,某条业务流Msg的长度;
MsgID:2个字节,表示某条具体的业务流;
Data[n]:n个字节,表示某条业务流的具体数据;
Checksum:2个字节,表示整个帧的Checksum,在整个帧的尾部。
在一个实施例中,如图10所示,所述ACK帧包含ACK和NACK,表示对收到的Data帧和Dummy帧的反馈;其格式如下:
ACK/NACK:1个字节,当收到的消息Checksum正确时,ACK=0x01,否则NACK=0x02。
在一个实施例中,如图11所示,Dummy帧表示本次无业务数据需要发送,则发送Dummy帧。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换,这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种车载多处理器间SPI总线通信协议,其特征在于,包括:MCU和SOC;
SOC作为SPI的Master节点,MCU作为SPI的Slave节点,每一路SPI需要5个PIN的连接,除了SPI通用的4PIN之外,每路SPI还需要1路GPIO用于通知SOC;
所述SOC与所述MUC均包括:
CLK,用于时钟信号,由主设备产生;
CSN,用于从设备使能信号,由主设备控制;
MOSI,用于主设备数据输出,从设备数据输入;
MISO,用于主设备数据输入,从设备数据输出;
所述MCU还包括SRQ,用于从设备数据发送请求;
所述SOC还包括GPIO,用于输出数据通知SOC。
2.根据权利要求1所述一种车载多处理器间SPI总线通信协议,其特征在于,
SRQ由MCU控制,CSN由SOC控制,由MCU通过中断检测,MCU通过周期性拉低SRQ来请求和SOC进行通信,SOC检测到SRQ拉低,则会拉低CSN,此时通信开始;当SOC拉高CSN,此时通信结束,MCU将SRQ拉高,以准备下一轮的通信。
3.根据权利要求1所述一种车载多处理器间SPI总线通信协议,其特征在于,
在工作时,需要进行检测数据的正确度,采用CRC可以高比例的纠正信息传输过程中的错误,可以在极短的时间内完成数据校验码的计算,并迅速完成纠错过程,通过数据包自动重发的方式使得计算机的通信速度大幅提高,对通信效率和安全提供了保障;其步骤如下:
循环校验码的生成,把待发送的n位二进制数据:
an-1an-2…a1a0
表达成n-1阶多项式P(x),最高幂次是xn-1:
P(x)=an-1xn-1+an-2xn-2…a1x+a0将信息码组左移k位成P(x)xk,k位校验位拼接在n位数据位后面,则n+k为CRC校验码的字长,即n+k位信息码组:
an-1+kan-2+k…a1+kak00…0。
4.根据权利要求1所述一种车载多处理器间SPI总线通信协议,其特征在于,
本端在检测到数据发送时发送数据,另一端根据数据crc校验、index数值和数据类型判断出数据是否正确,数据正确回复ACK数据应答,本次数据传输完成,数据错误回复NACK本端进行数据重新传输。
5.根据权利要求1所述一种车载多处理器间SPI总线通信协议,其特征在于,
数据正常传输过程中连续送3次数据错误将启动恢复机制,系统重新初始化SPI并进入发送数据状态;系统发送数据后超过500ms没有得到应答也进入恢复机制。
6.一种车载多处理器间SPI总线通信协议的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、MCU周期性的拉低SRQ请求通信;
步骤2、SOC拉低CS,进行数据传输;
步骤3、如果此侧有数据要发送,则准备发送Data帧,如果没有数据发送,则准备发送Dummy帧;
步骤4、数据交换完毕,等待下次MCU拉低SRQ,交换ACK帧;
步骤5、根据ACK的状态,判断是否需要重发数据;
步骤6、回到步骤1。
7.根据权利要求6所述一种车载多处理器间SPI总线通信协议的工作方法,其特征在于,SPI通信帧格式总共有3种帧的类型:Data帧、ACK帧和Dummy帧。
8.根据权利要求7所述一种车载多处理器间SPI总线通信协议的工作方法,其特征在于,所述Data帧业务数据的帧,格式如下:
FrameLen:2个字节,表示整个帧的长度,固定为900个字节,不够900字节填充0x00;
FrameType:1个字节,表示该帧类型:Data帧=0x01;ACK帧=0x02;Dummy帧=0x03;
Index:1个字节,Rolling Count++;
Msg0-Msgn,n个业务流数据,MSB方式;
MsgLen:2个字节,某条业务流Msg的长度;
MsgID:2个字节,表示某条具体的业务流;
Data[n]:n个字节,表示某条业务流的具体数据;
Checksum:2个字节,表示整个帧的Checksum,在整个帧的尾部。
9.根据权利要求7所述一种车载多处理器间SPI总线通信协议的工作方法,其特征在于,所述ACK帧包含ACK和NACK,表示对收到的Data帧和Dummy帧的反馈;其格式如下:
ACK/NACK:1个字节,当收到的消息Checksum正确时,ACK=0x01,否则NACK=0x02。
10.根据权利要求7所述一种车载多处理器间SPI总线通信协议的工作方法,其特征在于,Dummy帧表示本次无业务数据需要发送,则发送Dummy帧。
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