TWI758156B

TWI758156B - 廣播式spi通信方法、電路裝置及資訊處理裝置

Info

Publication number: TWI758156B
Application number: TW110112427A
Authority: TW
Inventors: 杜增權
Original assignee: 大陸商北京集創北方科技股份有限公司
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2022-03-11
Also published as: TW202240409A

Abstract

一種廣播式SPI通信方法，用以使一上位機晶片同時和一下位機主晶片及至少一下位機從晶片進行SPI通信，且包括以下步驟：該上位機晶片透過一第一SPI通信線路傳送一廣播開始命令至該下位機主晶片；以及該下位機主晶片依據該廣播開始命令執行一第一切換操作以將該第一SPI通信線路與至少一第二SPI通信線路電氣連接，從而使該上位機晶片所傳送的一第一SPI信號能夠透過該第一SPI通信線路傳送至該下位機主晶片，及透過該第一SPI通信線路和所述至少一第二SPI通信線路傳送至所述至少一下位機從晶片。

Description

廣播式SPI通信方法、電路裝置及資訊處理裝置

本發明係關於晶片控制之有關技術領域，尤指一種廣播式SPI通信方法，用於使一上位機晶片能夠同時將一SPI信號傳送給一下位機主晶片和級聯該下位機主晶片的一下位機從晶片。

圖1顯示習知的一上位機晶片與一下位機晶片的方塊圖。應知道，上位機晶片1a是指發出控制命令的電路晶片，例如：CPU或應用處理器(Application Processor , AP)。相反地，下位機晶片2a則為依據上位機晶片1a之控制命令而進行一特定工作的電路晶片，例如：顯示驅動晶片、觸控晶片等。如圖1所示，上位機晶片1a具有一第一SPI單元11a，且下位機晶片2a具有一第二SPI單元21a，其係依SPI匯流排協定與該第一SPI單元11a耦接，從而接收傳送自該第一SPI單元11a的一SPI信號。

實務經驗顯示，在一些應用中，單顆下位機晶片2a無法高效能地完成所述特定工作。舉例而言，該下位機晶片2a為一觸控晶片，且單顆觸控晶片難以高效能地完成對於大尺寸觸控面板的觸控檢測工作。在此情況下，包括一下位機主晶片(Master chip)與至少一下位機從晶片(Slave chip)的一級聯晶片電路被設計出來從而用於完成對於大尺寸觸控面板的觸控檢測工作。

圖2顯示習知的一上位機晶片、一下位機主晶片與一下位機從晶片的方塊圖。如圖2所示，一上位機晶片1b以其一第一SPI單元11b耦接一下位機主晶片2b的一第二SPI單元21b，且該下位機主晶片2b以其一第三SPI單元22b耦接一下位機從晶片3b的一第四SPI單元31b。習知技術通常採取如下二步驟以使該下位機主晶片2b和該下位機從晶片3b接收該上位機晶片1b之寫入數據：

(a)該上位機晶片1b傳送一第一SPI信號至該下位機主晶片2b，使該下位機主晶片2b將該第一SPI信號所包含之(寫入)數據儲存在一儲存單元20b內；以及

(b)該下位機主晶片2b讀取儲存在該儲存單元20b之中的數據，接著以其第三SPI單元22b將該數據以一第二SPI信號的形式傳送至該下位機從晶片3b的第四SPI單元31b。

如前所述，在透過SPI通信傳送數據給下位機主晶片2b與下位機從晶片3b之時，上位機晶片1b必須先利用SPI通信將數據寫入該下位機主晶片2b，接著由該下位機主晶片2b利用SPI通信將數據寫入該下位機從晶片3b。因此，可以輕地得知習知技術應用在上位機晶片1b和級聯晶片電路之間的SPI數據寫入方法存在第一個主要問題：耗時長。此外，習知技術還存在第二個主要問題：操作麻煩。必須知道的是，下位機主晶片2b必須具有相關程序碼，其才能夠透過SPI通信向下位機從晶片3b寫入數據。換句話說，開發人員必須完成專用程序碼之設計，並將設計完成的專用程序碼寫入下位機主晶片2b，以使下位機主晶片2b能夠透過SPI通信將數據寫入下位機從晶片3b。

由上述說明可知，本領域亟需一種廣播式SPI通信方法。

本發明之主要目的在於提供一種廣播式SPI通信方法，用於使一上位機晶片可以同時和一下位機主晶片及至少一下位機從晶片進行SPI通信，其中該下位機主晶片透過一第一SPI通信線路耦接上位機晶片，且同時透過一第二SPI通信線路耦接一所述下位機從晶片。依據本發明之設計，該下位機主晶片接收由該上位機晶片所傳送的一廣播開始命令，並依據該廣播開始命令執行一第一切換操作，使該第一SPI通信線路通過該下位機主晶片連接各該第二SPI通信線路，從而使該上位機晶片能以廣播的方式將一SPI信號傳送至該下位機主晶片和各該下位機從晶片。

為達成上述目的，本發明提出所述廣播式SPI通信方法的一實施例，用於使一上位機晶片同時和一下位機主晶片及至少一下位機從晶片進行SPI通信，且包括以下步驟：

該上位機晶片透過一第一SPI通信線路傳送一廣播開始命令至該下位機主晶片；

該下位機主晶片依據該廣播開始命令執行一第一切換操作以將該第一SPI通信線路與至少一第二SPI通信線路電氣連接，從而使該上位機晶片透過該第一SPI通信線路與該下位機主晶片進行SPI通信，以及透過該第一SPI通信線路和所述至少一第二SPI通信線路與所述至少一下位機從晶片進行SPI通信；以及

該上位機晶片晶片執行一次或多次廣播式SPI通信，從而將包含一寫入數據的一第一SPI信號同時發送給該下位機主晶片和所述至少一下位機從晶片，該下位機主晶片和該下位機從晶片均接收到該上位機晶片發送來的數據。

在一實施例中，所述廣播式SPI通信方法進一步包括以下步驟：

該上位機晶片透過該第一SPI通信線路傳送一廣播停止命令至該下位機主晶片；以及

該下位機主晶片依據該廣播停止命令執行一第二切換操作以將該第一SPI通信線路與所述至少一第二SPI通信線路斷開。

在一實施例中，該上位機晶片具有一第一SPI單元，且該下位機主晶片具有利用該第一SPI通信線路和該第一SPI單元進行SPI通信的一第二SPI單元。

在一實施例中，該下位機主晶片進一步具有一第三SPI單元以及至少一切換單元，且各該下位機從晶片具有利用一所述第二SPI通信線路和該切換單元進行SPI通信的一第四SPI單元。

在一可行實施例中，各所述切換單元依據一切換信號之一第一狀態執行所述第一切換操作。

在另一可行實施例中，各所述切換單元依據該切換信號之一第二狀態執行所述第二切換操作。

在可能的實施例中，所述下位機主晶片和所述下位機從晶片皆可為顯示驅動晶片、觸控晶片、指紋辨識晶片、影像處理晶片、或信號處理晶片。

並且，本發明同時提供一種電路裝置，其包括一上位電路、耦接該上位電路的一級聯晶片電路、以及耦接該級聯晶片電路的一功能單元；其特徵在於，該上位電路具有如前述之上位機晶片，該級聯晶片電路具有如前述之下位機主晶片以及至少一下位機從晶片，且該上位機晶片能夠利用如前述之廣播式SPI通信方法同時和該下位機主晶片以及所述至少一下位機從晶片進行SPI通信。

在可行的實施例中，該功能單元可為顯示面板、觸控面板、光感測器陣列、影像感測器陣列、壓力感測單元、溫度感測單元、或電壓感測單元。

進一步地，本發明同時提供一種資訊處理裝置，其具有如前所述本發明之電路裝置。

在可行的實施例中，該資訊處理裝置可為智慧型手機、智慧手錶、智慧手環、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、門禁裝置、桌上型電腦、或工業電腦。

1a:上位機晶片

11a:第一SPI單元

2a:下位機晶片

21a:第二SPI單元

1b:上位機晶片

11b:第一SPI單元

2b:下位機主晶片

20b:儲存單元

21b:第二SPI單元

22b:第三SPI單元

3b:下位機從晶片

31b:第四SPI單元

1:電路裝置

11:上位機晶片

111:第一SPI單元

12:下位機主晶片

120:切換單元

121:第二SPI單元

122:第三SPI單元

13:下位機從晶片

131:第四SPI單元

w1:第一SPI通信線路

w2:第二SPI通信線路

S1:該上位機晶片透過一第一SPI通信線路傳送一廣播開始命令至該下位機主晶片

S2:該下位機主晶片依據該廣播開始命令執行一第一切換操作以將該第一SPI通信線路與至少一第二SPI通信線路電氣連接，從而使該上位機晶片透過該第一SPI通信線路與該下位機主晶片進行SPI通信，以及透過該第一SPI通信線路和所述至少一第二SPI通信線路與所述至少一下位機從晶片進行SPI通信

S3:該上位機晶片執行一次或多次廣播式SPI通信，從而將包含一寫入數據的一第一SPI信號同時發送給該下位機主晶片和所述至少一下位機從晶片，該下位機主晶片和該下位機從晶片均接收到該上位機晶片發送來的數據

S4:該上位機晶片透過該第一SPI通信線路傳送一廣播停止命令至該下位機主晶片

S5:該下位機主晶片依據該廣播停止命令執行一第二切換操作以將該第一SPI通信線路與所述至少一第二SPI通信線路斷開

圖1為習知的一上位機晶片與一下位機晶片的方塊圖；圖2為習知的一上位機晶片、一下位機主晶片與一下位機從晶片的方塊圖；圖3為應用本發明之一種廣播式SPI通信方法的一電路裝置的方塊圖；圖4為本發明之一種廣播式SPI通信方法的流程圖；以及圖5為一上位機晶片所送出的第一SPI信號、由一下位機主晶片所接收的第一SPI信號、以及由一下位機從晶片所接收的第一SPI信號的工作時序圖。

為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵、目的、與其優點，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。

圖3顯示應用本發明之一種廣播式SPI通信方法的一電路裝置的方塊圖。如圖3所示，該電路裝置1包含於一電子裝置之中，且包括：包含於一上位電路中之一上位機晶片11、耦接該上位機晶片11的一級聯晶片電路、以及耦接該級聯晶片電路的一功能單元。其中，該級聯晶片電路包括一下位機主晶片12以及至少一下位機從晶片13。值得說明的是，前述之電子裝置可為智慧型手機、智慧手錶、智慧手環、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、門禁裝置、桌上型電腦、或工業電腦。並且，依據不同的應用需求，該功能單元可以是顯示面板、觸控面板、光感測器陣列、影像感測器陣列、壓力感測單元、溫度感測單元、或電壓感測單元。對應地，所述下位機主晶片12和所述下位機從晶片13則為顯示驅動晶片、觸控晶片、指紋辨識晶片、影像處理晶片、或信號處理晶片。

圖4顯示本發明之一種廣播式SPI通信方法的流程圖。如圖3與圖4所示，方法流程係首先執行步驟S1：該上位機晶片11透過一第一SPI通信線路w1傳送一廣播開始命令至該下位機主晶片12。由圖3可知，該上位機晶片11具有一第一SPI單元111，且該下位機主晶片12具有利用該第一SPI通信線路w1和該第一SPI單元111進行SPI通信的一第二SPI單元121。於此，所述之第一SPI通信線路w1指的是依SPI匯流排協定而設立的信號傳輸線路，例如所述第一SPI通信線路w1包括一CS信號傳輸線、一CLK信號傳輸線以及一MOSI信號傳輸線。

如圖3與圖4所示，方法流程接著執行步驟S2：該下位機主晶片12依據該廣播開始命令執行一第一切換操作以將該第一SPI通信線路w1與至少一第二SPI通信線路w2電氣連接，從而使該上位機晶片11透過該第一SPI通信線路w1與該下位機主晶片12進行SPI通信，以及透過該第一SPI通信線路w1和所述至少一第二SPI通信線路w2與所述至少一下位機從晶片13進行SPI通信。依據圖3可知，該下位機主晶片12進一步具有一第三SPI單元122以及至少一切換單元120，且各該下位機從晶片13具有利用一第二SPI通信線路w2和一切換單元120進行SPI通信的一第四SPI單元131。

同樣地，所述之第二SPI通信線路w2指的是依SPI匯流排協定而設立的信號傳輸線路，例如所述第二SPI通信線路w2包括一CS信號傳輸線、一CLK信號傳輸線以及一MOSI信號傳輸線。由圖3可知，在接收所述廣播開始命令之後，該下位機主晶片12的各切換單元120即依據一切換信號之一第一狀態執行一第一切換操作，使該第一SPI通信線路w1透過各該切換單元120而連接至各該第二SPI通信線路w2。在此情況下，除了該下位機主晶片12可以透過該第一SPI通信線路w1接收該上位機晶片11所傳送的一第一SPI信號之外，各該下位機從晶片13亦同時透過一第二SPI通信線路w2和一切換單元120接收所述第一SPI信號。

繼續地，方法流程係執行步驟S3：該上位機晶片晶片11執行一次或多次廣播式SPI通信，從而將包含一寫入數據的一第一SPI信號同時發送給該下位機主晶片12和所述至少一下位機從晶片13，該下位機主晶片12和該下位機從晶片13均接收到該上位機晶片11發送來的數據。圖5顯示由上位機晶片所送出的第一SPI信號、由一下位機主晶片所接收的第一SPI信號、以及由一下位機從晶片所接收的第一SPI信號的工作時序圖。如圖5所示，由上位機晶片11所送出的第一SPI信號包括一CS信號、一CLK信號以及一MOSI信號。同時，由圖5可知，進行廣播式SPI通信時，由下位機主晶片12所接收的第一SPI信號出現了一第一時間td1的信號傳輸延遲，且由下位機從晶片13所接收的第一SPI信號出現了一第二時間td2的信號傳輸延遲。

值得說明的是，即使下位機主晶片12所接收的第一SPI信號和下位機從晶片13所接收的第一SPI信號分別出現了不同時間長度的信號傳輸延遲，但因為CLK信號和MOSI信號具有相同的時間長度的信號傳輸延遲，因此不影響下位機主晶片12和下位機從晶片13所接收到的MOSI信號之中的(bit0~bit7)的正確性。換句話說，在該下位機主晶片12之中設置同時耦接一切換信號、第一SPI通信線路w1、第二SPI通信線路w2、與該下位機主晶片12內部的第三SPI單元122的一切換單元120之後，該下位機主晶片12便可依據上位機晶片11所發出的一廣播開始命令(即，一SPI命令)協助該上位機晶片11實現一廣播式SPI通信，使該上位機晶片11可以同時和該下位機主晶片12和各該下位機從晶片13進行SPI通信。

如圖3與圖4所示，方法流程接著執行步驟S4：該上位機晶片 11透過該第一SPI通信線路w1傳送一廣播停止命令至該下位機主晶片12。最終，方法流程執行步驟S5：該下位機主晶片12依據該廣播停止命令執行一第二切換操作以將該第一SPI通信線路w1與所述至少一第二SPI通信線路w2斷開。在此情況下，該下位機主晶片12透過該第一SPI通信線路w1與該上位機晶片11進行所述第一SPI信號之傳送/接收，及/或透過各該第二SPI通信線路w2與各該下位機從晶片13進行一第二SPI信號之傳送/接收。

依據圖3之方塊圖可以理解，在接收所述廣播停止命令(即，SPI命令)之後，該下位機主晶片12的該切換單元120即依據該切換信號之一第二狀態執行一第二切換操作，從而使該下位機主晶片12內部的第三SPI單元122透過各該切換單元120連接至各該第二SPI通信線路w2。此時，該下位機主晶片12內部的第二SPI單元121依舊耦接該第一SPI通信線路w1。在此情況下，該下位機主晶片12除了可以透過該第一SPI通信線路w1與該上位機晶片11進行SPI通信(如，接收SPI命令)之外，其還能夠以其內部的第三SPI單元122透過各該第二SPI通信線路w2與各該下位機從晶片13內部的第四SPI單元131進行SPI通信。

模擬數據

為了證實本發明之廣播式SPI通信方法具有易於實現以及傳輸數據耗時短等優點，係分別利用習知技術之SPI通信方法以及本發明之廣播式SPI通信方法以SPI速率20MHz將128k byte(即，8bits)的程序碼寫入一下位機主晶片12和一下位機從晶片13，接著分別計算兩種方法所需消耗時間。在下位機主晶片12和下位機從晶片13內部的寄存器時鐘頻率(Tclk)為50ns的情況下，習知技術之SPI通信方法所需消耗時間為下位機主晶片12之程序碼寫入消耗時間與下位機從晶片13之程序碼寫入消耗時間的總和，亦即(128×1024×8×50)+(128×1024×8×50)=524.288+524.288≒1050μs。另一方面，本發明之廣播式SPI通信方法所需消耗時間為(128×1024×8×50)≒525μs。

如此，上述已完整且清楚地說明本發明之一種廣播式SPI通信方法；並且，經由上述可得知本發明具有下列優點：

(1)本發明揭示一種廣播式SPI通信方法，用於使一上位機晶片可以同時和一下位機主晶片及至少一下位機從晶片進行SPI通信，其中該下位機主晶片透過一第一SPI通信線路耦接上位機晶片，且同時透過至少一第二SPI通信線路耦接所述至少一下位機從晶片。依據本發明之設計，該下位機主晶片接收由該上位機晶片所傳送的一廣播開始命令，從而依據該廣播開始命令而執行一第一切換操作，使該第一SPI通信線路通過該下位機主晶片連接至各該第二SPI通信線路，從而使該下位機主晶片和各該下位機從晶片均可以直接接收由該上位機晶片所傳送的一SPI信號。

(2)模擬數據證實，相較於習知的SPI通信方法，本發明之一種廣播式SPI通信方法具有易於實現的優勢；更重要的是，本發明之廣播式SPI通信方法可大幅縮短上位機晶片將一數據寫入一下位機主晶片和一下位機從晶片所需消耗時間。

必須加以強調的是，前述本案所揭示者乃為較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。