CN1744068A - 一种适应于串行外围设备接口总线高层协议的帧结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于串行外围设备接口总线数据传输高层协议的帧结构：一种长度可变的数据帧，包括帧头和净荷，长度的变化由帧头定义。通过在高层协议中使用本发明所述帧结构，使得高层协议可支持主设备和从设备之间有寻址要求的数据传输；通过在本发明所述帧结构中采用子帧头方案，使得本高层协议可高效支持主设备和从设备之间进行全双工或半双工通信；此外，采用长度可变化的帧结构，在传输少量数据时采用短帧头，提高传输效率使得可高效传输其可变数据量承载业务。

Description

一种适应于串行外围设备接口总线高层协议的帧结构
技术领域
本发明涉及电子装置之间的主从通信，特别涉及一种适用于串行外围设备接口总线高层协议的帧结构。
背景技术
串行通信是主设备和外部设备之间非常重要的数据通信方式。与并行通信总线相比，只需要较少的数据线。串行外围设备接口(Serial PeripheralInterface，SPl)是摩托罗拉(Motorola)公司提出的一种同步串行总线，用于主设备和外围设备之间的数据交换。SPI总线是主从通信机制，主设备是主设备，外围设备是从设备。其由4根总线构成，分别是串行时钟线(SCK)、主设备输入/从设备输出数据线(MlSO)、主设备输出/从设备输入数据线(MOSI)和从设备有效选择线(SSN)。与其它总线相比，SPI总线协议简单、信号线少、传输速率高和全双工通信等优点。
但SPI总线是无寻址功能的物理层协议，只能在主设备和从设备之间进行点到点比特流传输，而这对于有寻址要求的数据传输则显然是不能满足的。
目前，一些EEPROM生产厂提出了部分基于SPl总线的高层协议。这种高层协议的帧如图1所示，依次由命令、地址和数据构成，SSN高电平到低电平时为一个帧的开始。
这种高层协议的缺点是不支持全双工传输；不支持SPl中断传输，即要求整个帧传输过程中SSN必须保持低电平；而且，由于该协议中帧结构内的命令和地址的长度是固定的，因此当传输少量数据的时候开销大，效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于串行外围设备接口总线数据传输高层协议的帧结构，可支持主设备和从设备之间有寻址要求的数据传输；
本发明的再一目的在于提供一种适用于串行外围设备接口总线数据传输高层协议的帧结构，其可根据传输数据的长短来改变帧结构的长度，以提高传输效率；
本发明的另一目的在于提供一种适用于串行外围设备接口总线数据传输高层协议的帧结构，可支持主设备和从设备之间进行全双工或半双工通信；
根据本发明的上述目的，本发明提出如下方案：
一种适用于串行外围设备接口总线数据传输高层协议的帧结构，其特点在于：一种长度可变的数据帧，包括帧头和净荷，长度的变化由帧头定义。
其中，
数据帧的帧头可以由一个或多个子帧头构成；
所述子帧头中包含有定义最后一个子帧头标志位的数据位LSHF；
所述子帧头中包含有定义子帧头属性的数据位，通过对该属性位的不同定义，将子帧头判断为写子帧头和读子帧头；写子帧头用于定义从主设备发送数据到从设备的传输格式；读子帧头用于定义从从设备发送数据到主设备的传输格式；当该属性位为1时，表示该子帧头为写子帧头；当该属性位为0时，该子帧头为读子帧头；
若数据帧的帧头中只包含一种属性的子帧头，则高层协议为半双工通信；若数据帧的帧头中包含有两种不同属性的子帧头，则高层协议为全双工通信；
所述净荷长度由对应的子帧头来定义；
对比现有技术，本发明的优点在于：
通过在高层协议中使用本发明所述帧结构，使得高层协议可支持主设备和从设备之间有寻址要求的数据传输；
通过在本发明所述帧结构中采用子帧头方案，使的本高层协议可高效支持主设备和从设备之间进行全双工或半双工通信；
此外，采用长度可变化的帧结构，在传输少量数据时采用短帧头，提高传输效率使得可高效传输其可变数据量承载业务。
本发明的上述和其它目的、特征和优点从下面结合附图和并非特定的实施例的具体描述中将变得更明显。
附图说明
图1为现有技术高层协议中所用的帧结构示意图；
图2本发明所述帧结构示意图；
图3本发明所述帧结构的头部结构示意图；
图4本发明所述帧结构中子帧头的结构示意图。
具体实施例
在下面的说明中，公知的功能或结构将不再详细说明，以避免与本发明的内容存在不必要的混淆。
一种适用于串行外围设备接口总线数据传输高层协议的帧结构，其特点在于：一种长度可变的数据帧，包括帧头和净荷，长度的变化由帧头定义。
如图2所示。数据帧由帧头和净荷两部分构成，净荷就是被传输的数据，其长度是可变化。由于其承载数据量可变业务，为了提高传输效率，采用长度可变的帧结构。在本高层协议中，帧头和净荷均为可变长度，且由帧头定义。
帧的头部结构如图3所示，由一个或多个子帧头构成。帧的头部总是从主设备发送到从设备。
子帧头结构如图4所示：
AD是从设备端口地址；
PHF是净荷长度高8位为有效标志；当该位是1时，表示净荷长度高8位有效，等于PH，子帧头长度是3个字节；当该位是0时，表示净荷长度高8位为0，子帧头长度是2个字节；
RW用于定义本子帧头的属性。在本高层协议中，有两种子帧头，写子帧头和读子帧头。写子帧头用于定义从主设备发送数据到从设备的传输格式，读子帧头用于定义从从设备发送数据到主设备的传输格式。当该位为1时，表示该子帧头为写子帧头；当该位为0时，该子帧头为读子帧头；若帧头只包含1种属性子帧头，则为半双工通信；若帧头包含有2种不同属性子帧头，则为全双工通信。
PL用于表示净荷长度的低4位；
LSHF是最后一个子帧头标志位。当该位为1时，表示本子帧头是最后一个子帧头；当该位为0时，表示本子帧头不是最后一个子帧头；
PH用于表示净荷长度的高8位。该8位是可选的，且由PHF确定；
Res.是保留位。
净荷长度由对应的子帧头定义，写子帧头定义的净荷长度就是从主设备发送到从设备的数据的字节数，读子帧头定义的净荷长度就是从从设备发送到主设备的数据的字节数。净荷长度的变化范围是从1到4093个字节，当净荷长度不大于15个字节，子帧头的PHF位为0，净荷长度等于PL，当净荷长度大于15个字节时，净荷长度等于PH×16+PL。
从设备自同步就是从设备自动同步每一帧，其高层协议是当从设备接受到上一帧的最后一个字节后，自动转入下一帧的开始。这种同步方案优点就是同步电路简单，无需主设备参与；缺点是可靠性差，失步之后不能自动恢复。
主设备强迫同步就是主设备发送同步信号，其高层协议是主设备发送强迫同步信号FEN。这种同步方案的优点是可靠性高；缺点是需主设备参与，增加主设备负担。
为了发挥这两种同步方案的优点，克服其缺点，本实施例采用从设备自同步和主设备强迫同步的联合同步方案。联合同步方案就是主设备每隔若干帧发出一强迫同步信号，强迫从设备同步。在主设备不发送强迫同步信号时，从设备自动同步。
本发明所述适用于串行外围设备接口总线高层协议中的帧结构，并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明之领域，对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的优点和进行修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (12)

1、一种适用于串行外围设备接口总线数据传输高层协议的帧结构，其特征在于：一种长度可变的数据帧，包括帧头和净荷，长度的变化由帧头定义。
2、根据权利要求1所述的帧结构，其特征在于，数据帧的帧头由一个或多个子帧头构成。
3、根据权利要求2所述的帧结构，其特征在于，所述子帧头中包含有定义最后一个子帧头标志位的数据位LSHF；当该位为1时，表示本子帧头是最后一个子帧头；当该位为0时，表示本子帧头不是最后一个子帧头。
4、根据权利要求2所述的帧结构，其特征在于，所述子帧头中包含有定义子帧头属性的数据位，通过对该属性位的不同定义，将子帧头判断为写子帧头和读子帧头。
5、根据权利要求4所述的帧结构，其特征在于，写子帧头用于定义从主设备发送数据到从设备的传输格式。
6、根据权利要求4所述的帧结构，其特征在于，读子帧头用于定义从从设备发送数据到主设备的传输格式。
7、根据权利要求4所述的帧结构，其特征在于，当该属性位为1时，表示该子帧头为写子帧头；当该属性位为0时，该子帧头为读子帧头。
8、根据权利要求4所述的帧结构，其特征在于，若数据帧的帧头中只包含一种属性的子帧头，则高层协议为半双工通信。
9、根据权利要求4所述的帧结构，其特征在于，若数据帧的帧头中包含有两种不同属性的子帧头，则高层协议为全双工通信。
10、根据权利要求2所述的帧结构，其特征在于，所述净荷长度由对应的子帧头来定义。
11、根据权利要求10所述的帧结构，其特征在于，净荷长度的变化范围是从1到4093个字节，当净荷长度不大于15个字节，子帧头的PHF位为0，净荷长度等于PL，当净荷长度大于15个字节时，净荷长度等于PH×16+PL；其中：PHF是净荷长度高8位为有效标志；PL用于表示净荷长度的低4位；PH用于表示净荷长度的高8位。
12、根据权利要求11所述的帧结构，其特征在于，当PHF位是1时，表示净荷长度高8位有效，等于PH，子帧头长度是3个字节；当PHF位是0是，表示净荷长度高8位为0，子帧头长度是2个字节。
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