專利名稱：一種spi通訊接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬DCS (分散控制系統(tǒng))技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于卡件內(nèi)部及卡件之間芯片SPI通訊接口。
背景技術(shù)：
分散控制系統(tǒng)(DCS)廣泛地應(yīng)用于電力、冶金、石油化工等各個行業(yè)。隨著DCS的發(fā)展，單模塊雙單片機(jī)甚至多單片機(jī)的情況越來越多，或者是單模塊有多個可編程芯片。SPI通訊協(xié)議靈活、可控度高，而且很多CPU芯片已經(jīng)支持帶DMA的SPI通訊，使SPI通訊變得更加簡單便捷，并且占用CPU的時間更少，所以很多芯片間的通訊都采用SPI協(xié)議的通訊模式。SPI通訊的雙方分為主機(jī)和一個或多個從設(shè)備，一般使用4條線:串行時鐘線(SCK)、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MIS0、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機(jī)選擇線CS。一般的SPI通訊時，主機(jī)處于主動和主導(dǎo)的地位，從機(jī)只能被動接受。但是作為從機(jī)的芯片一般還需要執(zhí)行其他命令和任務(wù)，而被動地接受主機(jī)的通訊命令不可避免的要打斷和影響當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)，尤其是如果雙方的通訊內(nèi)容是不斷更新的數(shù)據(jù)的話，從機(jī)被動地接受SPI通訊命令可能會打斷當(dāng)前的數(shù)據(jù)采集或者打斷數(shù)據(jù)區(qū)賦值，造成從機(jī)采集到的數(shù)據(jù)不可靠和數(shù)據(jù)錯位等問題，甚至有可能引起很嚴(yán)重的故障。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種SPI通訊接口，避免SPI通訊中處于從機(jī)地位的可編程芯片的當(dāng)前任務(wù)被打斷，也避免了通訊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)生錯位等問題，提高傳輸效率和處理器的運(yùn)算效率。為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案是:一種SPI通訊接口，包括SPI通訊的主機(jī)與至少一臺從機(jī)、MISO線、MOSI線、SCK線和CS線，其特征在于:每臺所述從機(jī)都有一條Ready線與所述主機(jī)連接，用于確保SPI通訊的數(shù)據(jù)完整。本實(shí)用新型的積極效果是:通過在SPI通訊的主機(jī)和每臺從機(jī)間增設(shè)一條Ready線，使從機(jī)擁有對通訊的主動權(quán)，消除了現(xiàn)有SPI通訊中從機(jī)被動接受通訊指令時被打斷當(dāng)前操作的影響。同時由于CS線的存在，SPI通訊的主機(jī)也沒有丟失對通訊的控制權(quán)，主機(jī)和從機(jī)都不會因被動的接受通訊命令而打斷自己的其他任務(wù)，從而能使SPI通訊的質(zhì)量顯著提高，確保了 SPI通訊的數(shù)據(jù)完整，也提高了 SPI通訊的主機(jī)和從機(jī)的CPU的工作效率。

圖1是現(xiàn)有SPI通訊的硬件原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的SPI通訊的硬件原理框圖；圖3是本實(shí)用新型的SPI通訊方法的單字節(jié)時序圖；[0011]圖4是本實(shí)用新型的第一種通訊方法多字節(jié)通訊時的時序圖；圖5是本實(shí)用新型的第二種通訊方法多字節(jié)通訊時的時序圖；圖6是本實(shí)用新型的第一種通訊方法多字節(jié)通訊時從機(jī)的流程圖；圖7是本實(shí)用新型的第一種通訊方法多字節(jié)通訊時主機(jī)的流程圖；圖8是本實(shí)用新型的第二種通訊方法多字節(jié)通訊時從機(jī)的流程圖；圖9是本實(shí)用新型的第二種通訊方法多字節(jié)通訊時主機(jī)的流程圖。
具體實(shí)施方式
一種SPI通訊接口，包括SPI通訊的主機(jī)與至少一臺從機(jī)、MISO線、MOSI線、SCK線和CS線,其特征在于:每臺所述從機(jī)都有一條Ready線與所述主機(jī)連接,用于確保SPI通訊的數(shù)據(jù)完整。使用上述SPI通訊接口，第一種確保數(shù)據(jù)完整的通訊方法，其特征在于，包括以下步驟:(I)從機(jī)數(shù)據(jù)采集完畢并將數(shù)據(jù)放入SPI發(fā)送buff區(qū)，準(zhǔn)備好進(jìn)行SPI通訊時，拉低Ready線；(2)主機(jī)檢測到某從機(jī)Ready線為低時，拉低該從機(jī)對應(yīng)的CS線；(3)主機(jī)與該從機(jī)進(jìn)行SPI通訊；
·[0022](4)通訊完畢，主機(jī)拉高CS線，從機(jī)拉高Ready線。使用上述SPI通訊接口，第二種確保數(shù)據(jù)完整的通訊方法，其特征在于，包括以下步驟:(I)從機(jī)數(shù)據(jù)采集完畢并將數(shù)據(jù)放入SPI發(fā)送buff區(qū)，準(zhǔn)備好進(jìn)行SPI通訊時，拉低Ready線；(2)主機(jī)檢測到某從機(jī)Ready線為低時，拉低該從機(jī)對應(yīng)的CS線；(3)該從機(jī)與主機(jī)開始SPI通訊，傳輸一個字節(jié)；(4)判斷數(shù)據(jù)傳輸是否完畢，傳輸完畢則轉(zhuǎn)至步驟(7)，未完畢則轉(zhuǎn)至步驟(5)；(5)從機(jī)將下一字節(jié)放入SPI數(shù)據(jù)寄存器，并翻轉(zhuǎn)一次Ready線的電平；(6)主機(jī)根據(jù)傳送的字節(jié)數(shù)判斷Ready線電平是否正確，正確則轉(zhuǎn)至步驟(3)，不正確則轉(zhuǎn)至步驟(7)；(7)主機(jī)拉高CS線,從機(jī)拉高Ready線,通訊結(jié)束。圖1是現(xiàn)有SPI通訊的硬件原理框圖，圖2是本實(shí)用新型的SPI通訊的硬件原理框圖，對比圖1和圖2可見，本實(shí)用新型的SPI通訊比現(xiàn)有的SPI通訊在硬件上多了一條Ready線，這條線的信號由從機(jī)輸出，輸入到主機(jī)，是從機(jī)對整個SPI通訊的控制線，這條線使主機(jī)在整個SPI通訊中有了主動權(quán)，因此，從機(jī)當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)如數(shù)據(jù)采集等不再被主機(jī)發(fā)出的SPI通訊命令打斷。圖3是本實(shí)用新型的SPI通訊方法的單字節(jié)時序圖，由時序圖中可以看出，只有在Ready線拉低之后CS線才會拉低，而只有在Ready和CS線都是低的情況下CLK才會有效，從而數(shù)據(jù)才會有效，正是Ready線和CS線的存在，才使SPI通訊的主機(jī)和從機(jī)雙方都有了主控權(quán)，主機(jī)和從機(jī)都不會因被動的接受通訊命令而打斷自己的其他任務(wù)，從而能保證SPI通訊的數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)完整和真實(shí)準(zhǔn)確。[0033]本實(shí)用新型有兩種通訊模式:圖4是本實(shí)用新型的第一種通訊方法多字節(jié)通訊時的時序圖，圖5是本實(shí)用新型的第二種通訊方法多字節(jié)通訊時的時序圖。兩種通訊模式的相同之處在于，從機(jī)都有Ready控制線，都對通訊有控制權(quán)；不同之處在于第一種模式Ready線只翻轉(zhuǎn)一次,開始通訊之前拉低，通訊完畢拉高，適用于對通訊速度要求高的情況，主機(jī)、從機(jī)都可以用DMA等快速數(shù)據(jù)傳輸手段；而第二種模式在每個字節(jié)傳輸完畢Ready線都翻轉(zhuǎn)一次，在這種情況下，主機(jī)在除第一個字節(jié)以外的每個字節(jié)傳輸之前都需要判定Ready線的電平，從而更能確保通訊的正確性，但這種模式的缺陷在于，由于每次從機(jī)都要翻轉(zhuǎn)Ready線而主機(jī)每次都需要判定Ready線的狀態(tài)，從而降低了 SPI的通訊速度，并且不能使用DMA等高速通訊方法。所以在使用時可以根據(jù)實(shí)際情況來選擇使用第一種模式還是第二種模式。圖6是本實(shí)用新型的第一種通訊方法多字節(jié)通訊時從機(jī)的流程圖，圖7是本實(shí)用新型的第一種通訊方法多字節(jié)通訊時主機(jī)的流程圖。如圖所示，當(dāng)從機(jī)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時，拉低Ready線；主機(jī)檢測到某從機(jī)Ready線為低時,拉低該從機(jī)對應(yīng)的CS線；主機(jī)與該從機(jī)進(jìn)行SPI通訊；通訊完畢，主機(jī)拉高CS線，從機(jī)拉高Ready線。圖8是本實(shí)用新型的第二種通訊方法多字節(jié)通訊時從機(jī)的流程圖，圖9是本實(shí)用新型的第二種通訊方法多字節(jié)通訊時主機(jī)的流程圖。如圖所示:(1)從機(jī)數(shù)據(jù)采集完畢并將數(shù)據(jù)放入SPI發(fā)送buff區(qū)，準(zhǔn)備好進(jìn)行SPI通訊時，拉低Ready線；(2)主機(jī)檢測到某從機(jī)Ready線為低時，拉低該從機(jī)對應(yīng)的CS線；(3)該從機(jī)與主機(jī)開始SPI通訊，傳輸一個字節(jié)；(4)判斷數(shù)據(jù)傳輸是否完畢，傳輸完畢則轉(zhuǎn)至步驟(7)，未完畢則轉(zhuǎn)至步驟(5)；(5)從機(jī)將下一字節(jié)放入SPI數(shù)據(jù)寄存器，并翻轉(zhuǎn)一次Ready線的電平；(6)主機(jī)根據(jù)傳送的字節(jié)數(shù)判斷Ready線電平是否正確，正確則轉(zhuǎn)至步驟(3)，不正確則轉(zhuǎn)至步驟(7)；(7)主機(jī)拉高CS線,從機(jī)拉高Ready線,通訊結(jié)束。由上述兩種通訊模式的流程圖可以看出，在每次通訊開始前，都要對Ready線進(jìn)行操作，這是從機(jī)可以選擇何時開始通訊，而主機(jī)因?yàn)镃S線的存在，也沒有丟失對通訊的控制權(quán)，這樣從機(jī)可以在數(shù)據(jù)采集或者其他任務(wù)完成后來控制Ready線通知主機(jī)可以通訊，而主機(jī)也可以選擇在其他任務(wù)完成后來控制CS線來開始通訊，這樣主機(jī)和從機(jī)都擁有的控制權(quán)使通訊變得可控性非常強(qiáng)，使主機(jī)和從機(jī)的其他操作不會被打斷，保證了其他操作的設(shè)計(jì)到的數(shù)據(jù)完整性。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:對于本實(shí)用新型的性能進(jìn)行測試，同現(xiàn)有SPI通訊方式進(jìn)行對比，兩者硬件電路相同，都采用主機(jī)為LPC2136、二從機(jī)為STM32F103，主機(jī)同時進(jìn)行多種通訊，從機(jī)同時進(jìn)行脈沖量的計(jì)頻測量，測量范圍為I一 10000Hz。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)采用傳統(tǒng)的SPI通訊方法時，從機(jī)因?yàn)楸粍拥慕邮芡ㄓ嵜?，在脈沖頻率較高的時候或者脈沖頻率較低的時候，從機(jī)的計(jì)頻操作會被SPI通訊打斷，從而造成計(jì)算結(jié)果跟輸入的信號源不一致。當(dāng)采用本實(shí)用新型的SPI通訊方法時，從機(jī)選擇在計(jì)算完畢后拉低Ready線開始通訊，經(jīng)過長時間的觀察，從機(jī)的計(jì)算結(jié)果跟輸入的信號保持一致，在測量范圍內(nèi)，誤差為±1Ηζ。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本實(shí)用新型能確保SPI通訊雙方其他操作的正確性，能確保SPI通訊雙方執(zhí)行其他計(jì)算 時涉及到的數(shù)據(jù)的完整。
權(quán)利要求1.一種SPI通訊接口，包括SPI通訊的主機(jī)與至少一臺從機(jī)、MISO線、MOSI線、SCK線和CS線,其特征在于:每臺所述從機(jī)都有一條Ready線與所述主機(jī)連接,用于確保SPI通訊的數(shù)據(jù)完整 。
專利摘要本實(shí)用新型屬分散控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種SPI通訊接口，要解決從機(jī)在被動接受通訊指令時可能會打斷當(dāng)前的數(shù)據(jù)采集或打斷數(shù)據(jù)區(qū)賦值，造成從機(jī)采集到的數(shù)據(jù)不可靠或數(shù)據(jù)錯位等技術(shù)問題。SPI通訊接口包括SPI通訊的主機(jī)與至少一臺從機(jī)、MISO線、MOSI線、SCK線和CS線，其特征在于每臺所述從機(jī)都有一條Ready線與所述主機(jī)連接，用于確保SPI通訊的數(shù)據(jù)完整。利用上述SPI通訊接口，可有兩種通訊方法來確保SPI通訊的數(shù)據(jù)完整。本實(shí)用新型通過在SPI通訊的主機(jī)和從機(jī)間增設(shè)一條Ready線，消除了現(xiàn)有SPI通訊中從機(jī)被動接受通訊指令時被打斷當(dāng)前操作的影響，確保了SPI通訊的數(shù)據(jù)完整。
文檔編號G06F13/38GK203117968SQ201220735758
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者李煒瑋, 邵繼紅 申請人:上海自動化儀表股份有限公司