CN205038640U - 一种解决spi总线通信延时的spi设备 - Google Patents

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杨清祥
张�浩
裴永刚
周文虎
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Abstract

本实用新型提供一种解决SPI总线通信延时的SPI设备，包括SPI的主设备和从设备，？SPI主设备包括一个SPI主设备主接口和一个SPI主设备从接口，所述SPI主设备主接口和SPI主设备从接口通过内部总线接口进行通信；SPI从设备从接口通过MOSI数据线接收SPI主设备主接口的数据，SPI主设备从接口通过MISO数据线接收SPI从设备从接口的数据，SPI主设备从接口和SPI从设备从接口通过MCLK数据线接收SPI主设备主接口的时钟信号，SPI主设备从接口和SPI从设备从接口通过MCS数据线接收SPI主设备主接口的片选信号。本实用新型可以SPI通信中的时延问题，提高通信的准确度。

Description

一种解决SPI总线通信延时的SPI设备
技术领域
本实用新型涉及通信延时的解决领域，具体涉及在SPI通信总线进行通信时主设备与从设备之间的通信延时问题的解决。
背景技术
现有的SPI主从设备连接关系如图2，SPI通信的主要特点是：一是无论是主设备还是从设备，都需要时钟进行数据同步，二是时钟总是由SPI主设备提供，三是双向通信功能，四是存在通信信号的时延问题。
针对双向通信和通信信号的时延问题分析如下：
1、双向通信：主发从收和主收从发
主发从收：SPI主设备通过MCLK和MOSI信号总线发送数据至从设备；
主收从发：SPI从设备通过MCLK和MISO信号总线发送数据至主设备；
2、通信信号时延：
由于SPI主设备的发送(MOSI)和接收(MISO)都是由系统内部MCLK推送移位寄存器实现数据移位，当两个设备同时存在时，就决定了信号的时延存在，当主从设备间的物理连线相对比较长时，这种时延就会对通信就会产生不可忽视的影响，尤其是在高速SPI总线通信中。
通信过程中时延的影响分析：
SPI主设备发射时，通过MCLK和MOSI发送数据或命令到从设备，假设MCLK和MOSI物理连线为C至C1和A至A1，信号传输时延记为Tcc1，Taa1；如果Tcc1，Taa1时延相等或近似，时延对从设备的接收基本没有影响。
SPI主设备接收时，通过MISO的物理连线B1至B，时延延记为Tb1b，由于此时主设备接收时的MCLK为内部系统时钟，时延则记为T0=0。当主设备接收到从设备的MISO信号时，相对T0的时延记为Tb，则Tb=Taa1Tb1b=2*Tcc1。
当SPI通信速率较高时，时延Tb相对于SPI系统时钟周期Tmclk就变得不可忽略，严重时将影响SPI主设备接收数据同步错误，无法通信。
实用新型内容
为解决上述现有技术中的问题，本实用新型提出一种可以解决当SPI通信速率较高时主从设备之间的时延问题造成的通信错误，具体方案如下：
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种解决SPI总线通信延时的SPI设备，包括SPI的主设备和从设备，其特征在于：SPI主设备包括一个SPI主设备主接口和一个SPI主设备从接口，所述SPI主设备主接口和SPI主设备从接口通过内部总线接口进行通信；SPI从设备从接口通过MOSI数据线接收SPI主设备主接口的数据，SPI主设备从接口通过MISO数据线接收SPI从设备从接口的数据，SPI主设备从接口和SPI从设备从接口通过MCLK数据线接收SPI主设备主接口的时钟信号，SPI主设备从接口和SPI从设备从接口通过MCS数据线接收SPI主设备主接口的片选信号。
本实用新型在SPI主设备中采用双SPI总线架构，即包括一个SPI主接口和一个SPI从接口，SPI从设备从接口发出的信号首先进入SPI主设备从接口中，SPI主设备从接口通过内部总线与SPI主设备主接口进行通信，使得主设备接收到从设备发出的MISO信号的物理时延相同或者相近，解决时延问题，提高通信的准确度。
附图说明
图1为现有SPI主设备控制器的内部框图。
图2为现有SPI主从设备连接图。
图3为本实用新型实施例的双SPI主从设备连接图。
具体实施方式
下面结合附图1~3和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型提供一种解决SPI总线通信延时的SPI设备，该设备的解决方法为在SPI主设备中增加一个SPI从设备接口，与SPI从设备连接，使数据传输中的延时相同或者相近。具体来说，SPI主设备包括一个SPI主设备主接口和一个SPI主设备从接口，SPI主设备主接口和SPI主设备从接口通过内部总线接口进行通信；SPI从设备从接口通过MOSI数据线接收SPI主设备主接口的数据，SPI主设备从接口通过MISO数据线接收SPI从设备从接口的数据，SPI主设备从接口和SPI从设备从接口通过MCLK数据线接收SPI主设备主接口的时钟信号，SPI主设备从接口和SPI从设备从接口通过MCS数据线接收SPI主设备主接口的片选信号。
在现有的技术中，如图2所示，在物理连线时，A与A1相连，B与B1相连，C与C1相连。如图1所示，在SPI控制器中，无论是有MOSI数据线发送数据还是有MISO接收数据，均是由内部的MCLK推送位移寄存器实现数据位移，具体来说，数据发送时，数据在SCLK的推送移位寄存器中将数据移位至MOSI；接收数据时，数据在SCLK的推送移位寄存器中将数据移位写入到接收缓存区。在SPI主设备与SPI从设备的通信过程中，时钟信号由SPI主设备提供，输入的数据在时钟的上升或下降沿被采样，输出数据在紧接着的下降或上升沿被发出（具体由SPI的时钟相位和极性的设置而决定）。
SPI主设备发射时，通过MCLK和MOSI发送数据或命令到从设备，假设MCLK和MOSI物理连线为C至C1和A至A1，信号传输时延记为Tcc1，Taa1；如果Tcc1，Taa1时延相等或近似，时延对从设备的接收基本没有影响。
SPI主设备接收时，通过MISO的物理连线B1至B，信号传输时延记为Tb1b，由于此时主设备接收时的MCLK为主设备的内部系统时钟，因此时钟信号的时延记为T0=0。当主设备接收到从设备的MISO信号时，相对与上面T0的时延记为Tb，则Tb=Taa1+Tb1b=2*Tcc1。
当SPI通信速率较高时，时延Tb相对于SPI系统时钟周期就变得不可忽略，严重时将影响SPI主设备接收数据同步错误，无法通信。
如图3所示，为本实用新型的一个实施例的主从设备连接图。SPI主设备包括SPI主接口和SPI从接口，它们通过内部总线接口进行数据交换。SPI主设备的SPI主接口的MOSI输出接口标记为A，MISO输入接口标记为B，MCLK的输出接口标记为C，MCS的输出接口标记为D，SPI主设备的从接口的MISO输出接口标记为B2，SLCK输入接口标记为C2，SCS输入接口标记为D2，SPI从设备的从接口的MOSI输入接口标记为A1，MISO输出接口标记为B1，SLCK输入接口标记为C1，SCS输入接口标记为D1。物理连线时，A与A1相连，C与C1和C2相连，D与D1和D2相连，B1与B2相连。
在SPI主设备接收数据时，通过MISO的物理连线为BI至B2，时钟信号的物理连线为C1至C2，它们的物理连线延时相等或者相近，有效的解决了现有技术中的时延问题。

Claims (1)

1.一种解决SPI总线通信延时的SPI设备，包括SPI的主设备和从设备，其特征在于：SPI主设备包括一个SPI主设备主接口和一个SPI主设备从接口，所述SPI主设备主接口和SPI主设备从接口通过内部总线接口进行通信；SPI从设备从接口通过MOSI数据线接收SPI主设备主接口的数据，SPI主设备从接口通过MISO数据线接收SPI从设备从接口的数据，SPI主设备从接口和SPI从设备从接口通过MCLK数据线接收SPI主设备主接口的时钟信号，SPI主设备从接口和SPI从设备从接口通过MCS数据线接收SPI主设备主接口的片选信号。
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