專(zhuān)利名稱(chēng)：一種通訊傳輸控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通訊協(xié)議控制技術(shù)，尤指一種能同時(shí)兼容I2C和SPI的通訊傳輸控制裝置。
背景技術(shù)：
I2C(Inter-IC)和SPI(Serial Peripheral Interface)是常見(jiàn)的兩種不同機(jī)制的串口通訊協(xié)議，其中，I2C具有多主控功能，是一種具有多端控制能力的雙線(xiàn)雙向串行數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)，能用于替代標(biāo)準(zhǔn)的并行總線(xiàn)，能連接的各種集成電路和功能模塊，通常根據(jù)地址碼的位數(shù)確定能支持的設(shè)備數(shù)。SPI是一個(gè)同步串行外設(shè)接口，用于CPU與各種外圍器件進(jìn)行全雙工、同步串行通訊，SPI可以同時(shí)發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù)，只需四條線(xiàn)就能完成與各種外圍器件的通訊。一般而言，I2C器件主要用于低速小數(shù)據(jù)量傳輸?shù)拇谕ㄓ崳欢鳶PI器件用于高速大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)拇谕ㄓ崱?br> 在實(shí)際應(yīng)用中，I2C或SPI都是由控制器來(lái)控制完成數(shù)據(jù)通訊的，所述控制器一般由中央處理單元(CPU)和寄存器組成。
對(duì)于I2C器件，通常采用的通訊方式是這樣當(dāng)有數(shù)據(jù)要傳輸時(shí)，控制器先發(fā)送一個(gè)表示通訊開(kāi)始的標(biāo)志；接著發(fā)送本次通訊的控制位，包括器件地址和方向，其中器件地址是指目標(biāo)器件的地址，方向可通過(guò)讀或?qū)懕硎荆恢笤侔l(fā)送器件內(nèi)部地址，即數(shù)據(jù)要存儲(chǔ)至的位置或要讀取數(shù)據(jù)所在的位置；然后，就進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊傳輸數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，發(fā)送一個(gè)表示通訊結(jié)束的標(biāo)志，結(jié)束本次通訊。
對(duì)于SPI器件，通常采用的通訊方式是這樣當(dāng)有數(shù)據(jù)要傳輸時(shí)，控制器先發(fā)出命令字，比如讀或?qū)懼噶?；接著發(fā)送器件內(nèi)部地址，即數(shù)據(jù)要存儲(chǔ)至的位置或要讀取數(shù)據(jù)所在的位置；之后，就進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊傳輸數(shù)據(jù)。在利用SPI進(jìn)行串口通訊時(shí)，需要在通訊開(kāi)始前開(kāi)啟SPI通道，通訊結(jié)束后關(guān)閉SPI通道。
目前的具體應(yīng)用中，已有控制器件只能支持I2C和SPI兩種通訊協(xié)議中的一種，不能相互兼容。如此，用戶(hù)不能根據(jù)實(shí)際通訊的需要任意選擇或切換不同的通訊方式，在使用上給用戶(hù)帶來(lái)很多不便。
實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種通訊傳輸控制裝置，使其能同時(shí)支持I2C和SPI兩種協(xié)議的通訊，為用戶(hù)提供方便。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種通訊傳輸控制裝置，該裝置包括I2C通訊模塊，用于根據(jù)控制器的控制信號(hào)，采用I2C協(xié)議完成數(shù)據(jù)傳輸；SPI通訊模塊，用于根據(jù)控制器的控制信號(hào)，采用SPI協(xié)議完成數(shù)據(jù)傳輸；控制器，用于接收數(shù)據(jù)傳輸命令，確定當(dāng)前采用的通訊協(xié)議，并向所確定通訊協(xié)議對(duì)應(yīng)的通訊模塊發(fā)送控制信號(hào)；所述I2C通訊模塊和SPI通訊模塊通過(guò)同一通訊端口與外部器件進(jìn)行交互。
其中，所述控制器與自身所在的通訊設(shè)備的核心處理器相連，接收核心處理器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸命令，并向核心處理器產(chǎn)生中斷。所述控制器由中央處理單元和至少一個(gè)寄存器組成，所述寄存器至少包括存儲(chǔ)當(dāng)前所用通訊協(xié)議的通訊協(xié)議寄存器，以及表明是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸寄存器。所述通訊協(xié)議寄存器中的配置由外部的選擇跳線(xiàn)、或選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置。所述控制器與自身所在的通訊設(shè)備的核心處理器相連，且所述控制器中包括存儲(chǔ)當(dāng)前所用通訊協(xié)議的通訊協(xié)議寄存器，該通訊協(xié)議寄存器中的配置由核心處理器設(shè)置。
本實(shí)用新型所提供的通訊傳輸控制裝置，在進(jìn)行通訊時(shí)，底層仍通過(guò)I2C或SPI協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，而控制器采用統(tǒng)一的方式進(jìn)行通訊傳輸控制，如此，使一個(gè)控制器能同時(shí)支持I2C和SPI兩種協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)I2C或SPI兩種協(xié)議的兼容，使得用戶(hù)能方便地根據(jù)不同需求在兩種通訊協(xié)議之間任意選擇或快速切換。


圖1為本實(shí)用新型裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型控制器中的狀態(tài)機(jī)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的核心思想是在底層傳輸時(shí)仍分別使用I2C和SPI協(xié)議，但在協(xié)議控制時(shí)使用同一個(gè)控制器進(jìn)行統(tǒng)一的處理。也就是說(shuō)，本實(shí)用新型針對(duì)I2C和SPI兩種協(xié)議，獲取兩種協(xié)議通訊信號(hào)的共同特征，然后在控制器中采用狀態(tài)機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)通訊控制，復(fù)用通訊端口。
雖然在硬件上I2C和SPI通訊過(guò)程中的時(shí)序和應(yīng)答方式不一樣，但從控制器的角度來(lái)看，二者的通訊方式是可以統(tǒng)一的，兩種協(xié)議所發(fā)送的信號(hào)之間存在共同特征。具體體現(xiàn)為在控制器中，本實(shí)用新型的通訊方式可統(tǒng)一為表一所示的順序

表一其中，對(duì)于I2C的器件，開(kāi)始對(duì)應(yīng)于通訊開(kāi)始標(biāo)志，通過(guò)物理層數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)；控制位對(duì)應(yīng)于本次通訊的控制位，即器件地址和讀/寫(xiě)；地址對(duì)應(yīng)于器件內(nèi)地址，即數(shù)據(jù)要存儲(chǔ)或讀取的位置；數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)通訊階段；結(jié)束對(duì)應(yīng)于通訊結(jié)束標(biāo)志，通過(guò)物理層的數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于SPI的器件，開(kāi)始相當(dāng)于開(kāi)啟SPI的通道，通過(guò)片選和時(shí)鐘信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)；控制位相當(dāng)于命令字；地址對(duì)應(yīng)于器件內(nèi)部地址，即數(shù)據(jù)要存儲(chǔ)或讀取的位置；數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)通訊階段；結(jié)束相當(dāng)于關(guān)閉SPI通道，也通過(guò)片選和時(shí)鐘信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，不同的通訊協(xié)議就可以統(tǒng)一進(jìn)行。同時(shí)，地址的長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈L(zhǎng)度可由控制器內(nèi)部的寄存器進(jìn)行控制，從而支持各種不同容量的I2C器件或SPI器件和不同數(shù)據(jù)量的傳輸。
基于上述原理，本實(shí)用新型提供了一種通訊傳輸控制裝置，如圖1所示，包括控制器10、I2C通訊模塊11和SPI通訊模塊12。其中，I2C通訊模塊11和SPI通訊模塊12分別負(fù)責(zé)采用I2C協(xié)議或SPI協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可直接采用現(xiàn)有技術(shù)中的I2C協(xié)議通訊模塊和SPI協(xié)議通訊模塊?？刂破饔糜诮邮瘴⑻幚砥?圖中未示)發(fā)來(lái)的傳輸數(shù)據(jù)命令，比如發(fā)送數(shù)據(jù)命令或接收數(shù)據(jù)命令，根據(jù)自身寄存器中的配置確定控制I2C通訊模塊完成數(shù)據(jù)傳輸還是控制SPI通訊模塊完成數(shù)據(jù)傳輸，并按統(tǒng)一的通訊方式控制所確定的通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，且在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后以中斷方式通知微處理器本次通訊結(jié)束。這里，所述的微處理器是本實(shí)用新型通訊傳輸控制裝置所在的通訊設(shè)備的核心處理部件。
所述控制器由CPU和若干個(gè)對(duì)應(yīng)不同功能的寄存器組成，其中，CPU用于完成所有的處理操作，包括接收命令、生成控制信號(hào)、產(chǎn)生中斷等等；所述對(duì)應(yīng)不同功能的寄存器包括但不限于地址寄存器、地址傳輸字節(jié)數(shù)寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)寄存器、控制位寄存器等，不同的寄存器中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)不同功能實(shí)現(xiàn)所需的配置參數(shù)，地址傳輸字節(jié)數(shù)寄存器和數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)寄存器為零時(shí)，分別表示沒(méi)有地址傳輸、沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸。除此以外，本實(shí)用新型中還專(zhuān)門(mén)使用一寄存器存儲(chǔ)當(dāng)前選擇的通訊協(xié)議對(duì)應(yīng)的配置參數(shù)值，可稱(chēng)該寄存器為通訊協(xié)議寄存器，該通訊協(xié)議寄存器中的參數(shù)值可以通過(guò)微處理器根據(jù)需要設(shè)置，也可以通過(guò)通訊傳輸控制裝置外部的選擇跳線(xiàn)或選擇開(kāi)關(guān)等硬件直接設(shè)置。
該通訊傳輸控制裝置無(wú)論以I2C協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)還是以SPI協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，均采用同一的通訊端口13與外部器件進(jìn)行交互，即兩種協(xié)議的通訊模塊復(fù)用同一通訊端口。
根據(jù)圖1所示的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型通訊傳輸控制裝置的工作原理是a)控制器10接收微處理器發(fā)來(lái)的傳輸數(shù)據(jù)命令后，以發(fā)送數(shù)據(jù)命令為例，控制器10讀取自身通訊協(xié)議寄存器中的配置參數(shù)值，確定本次數(shù)據(jù)發(fā)送所使用的通訊協(xié)議，然后生成對(duì)應(yīng)的開(kāi)啟控制信號(hào)啟動(dòng)相應(yīng)的通訊模塊，比如如果通訊協(xié)議寄存器中的配置參數(shù)表示采用I2C協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)，則控制器10就控制數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)變化，如將數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)上的信號(hào)置為高；如果通訊協(xié)議寄存器中的配置參數(shù)表示采用SPI協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)，則控制器10就控制片選信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)變化，如將片選信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)置為高等等。
b)啟動(dòng)相應(yīng)通訊模塊后，控制器10就發(fā)送控制位，對(duì)于I2C就是發(fā)送器件地址和讀/寫(xiě)，對(duì)于SPI就是發(fā)送命令字；之后，控制器10判斷是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送，如果沒(méi)有，就直接產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)束控制信號(hào)發(fā)給對(duì)應(yīng)的通訊模塊，如果有數(shù)據(jù)要發(fā)送，再判斷是否傳送地址信息，如果傳送地址，就繼續(xù)通過(guò)相應(yīng)的通訊模塊發(fā)送器件內(nèi)部地址給外部器件，接著傳輸數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)傳輸完畢后，再產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)束控制信號(hào)發(fā)給對(duì)應(yīng)的通訊模塊，否則，直接傳輸數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)傳輸完畢后，產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)束控制信號(hào)發(fā)給對(duì)應(yīng)的通訊模塊。
這里，結(jié)束控制信號(hào)同樣是通過(guò)控制數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)變化，或片選信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述判斷是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送也是控制器10通過(guò)讀取自身相應(yīng)寄存器中的配置參數(shù)確定的，該寄存器就是數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)寄存器，其中的配置參數(shù)表示是否有數(shù)據(jù)要傳送，該數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)寄存器中的配置參數(shù)可由微處理器設(shè)置。
對(duì)于本實(shí)用新型中所述的控制器，采用狀態(tài)機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)控制，控制器狀態(tài)機(jī)包括等待狀態(tài)、啟動(dòng)狀態(tài)、控制位傳輸狀態(tài)、地址傳輸狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)，具體參照?qǐng)D2所示控制器狀態(tài)機(jī)在沒(méi)有通訊的情況下處于等待狀態(tài)，該狀態(tài)下，可以修改控制器內(nèi)部的各個(gè)寄存器；并且，可通過(guò)設(shè)定數(shù)據(jù)傳輸和地址傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)來(lái)決定一次通訊的通訊方式，如果字節(jié)設(shè)置為零，則沒(méi)有相應(yīng)的狀態(tài)。此種狀態(tài)下，如果收到數(shù)據(jù)傳送命令，則進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。具體實(shí)現(xiàn)可設(shè)置一開(kāi)始標(biāo)志位，如果開(kāi)始標(biāo)志位置位，比如將開(kāi)始標(biāo)志位置為高則啟動(dòng)通訊，然后狀態(tài)機(jī)進(jìn)入到啟動(dòng)狀態(tài)，如果開(kāi)始標(biāo)志位處于復(fù)位，仍停留在等待狀態(tài)。
在啟動(dòng)狀態(tài)下，控制器產(chǎn)生開(kāi)啟控制信號(hào)啟動(dòng)I2C或SPI通訊模塊的通訊，這里，控制器根據(jù)自身通訊協(xié)議寄存器中的配置參數(shù)確定啟動(dòng)I2C通訊模塊還是SPI通訊模塊，如果啟動(dòng)I2C通訊模塊，則通過(guò)控制物理層的數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)變化作為開(kāi)啟控制信號(hào)，如果啟動(dòng)SPI通訊模塊，則通過(guò)控制片選信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)變化作為開(kāi)啟控制信號(hào)；然后，控制器狀態(tài)機(jī)根據(jù)I2C通訊模塊或SPI通訊模塊產(chǎn)生的啟動(dòng)狀態(tài)結(jié)束信號(hào)，進(jìn)入控制位傳輸狀態(tài)。
在控制位傳輸狀態(tài)下，I2C通訊模塊或SPI通訊模塊獲取控制器中的通訊控制位并傳送給外部器件，在傳送完控制位之后，I2C通訊模塊或SPI通訊模塊產(chǎn)生控制位發(fā)送結(jié)束信號(hào)。此時(shí)，控制器根據(jù)自身數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)寄存器中的配置參數(shù)，判斷是否有數(shù)據(jù)需要傳送，如果發(fā)現(xiàn)本次通訊不需要傳送數(shù)據(jù)，則控制器狀態(tài)機(jī)直接跳向結(jié)束狀態(tài)；如果有數(shù)據(jù)要傳送，則判斷是否需要傳送地址信息，如果需要，則進(jìn)入地址傳輸狀態(tài)，否則直接跳入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。這里，是否有地址信息需要傳送，可以根據(jù)地址傳輸字節(jié)數(shù)寄存器是否為零來(lái)確定；同樣，是否有數(shù)據(jù)要傳送，也可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)寄存器是否為零來(lái)確定。
在地址傳輸狀態(tài)下，控制器控制I2C通訊模塊或SPI通訊模塊傳輸器件內(nèi)部地址給外部器件，傳輸完畢后進(jìn)入到數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。其中，傳輸?shù)刂返淖止?jié)數(shù)可通過(guò)修改控制器的地址寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)下，控制器控制I2C通訊模塊或SPI通訊模塊傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸完畢后，進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)。在該狀態(tài)中，控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的傳輸字節(jié)傳輸相應(yīng)的字節(jié)，數(shù)據(jù)可以是向外部器件寫(xiě)或是從外部器件讀入。這里，也可以設(shè)置一傳輸結(jié)束標(biāo)志位，如果傳輸結(jié)束標(biāo)志位置位，說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸完畢，則進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)；如果傳輸結(jié)束標(biāo)志位處于復(fù)位，說(shuō)明數(shù)據(jù)未傳輸完，則仍停留在數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。
在結(jié)束狀態(tài)下，控制器對(duì)開(kāi)始標(biāo)志位復(fù)位，并產(chǎn)生相應(yīng)的通訊結(jié)束標(biāo)志，即置結(jié)束標(biāo)志位，對(duì)I2C則通過(guò)控制物理層的數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)變化作為開(kāi)啟控制信號(hào)；對(duì)SPI則通過(guò)控制片選信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)變化作為開(kāi)啟控制信號(hào)，然后跳入等待狀態(tài)。
控制器在產(chǎn)生通訊結(jié)束標(biāo)志的同時(shí)，可通過(guò)中斷方式通知微處理器通訊結(jié)束，微處理器收到中斷之后對(duì)通訊結(jié)束標(biāo)志位復(fù)位。
本實(shí)用新型在底層仍通過(guò)I2C或SPI協(xié)議完成數(shù)據(jù)的傳輸，而在控制器中通過(guò)狀態(tài)機(jī)以統(tǒng)一的方式對(duì)通訊傳輸進(jìn)行處理，進(jìn)而能實(shí)現(xiàn)I2C和SPI協(xié)議的兼容。
總之，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種通訊傳輸控制裝置，其特征在于，該裝置包括I2C通訊模塊，用于根據(jù)控制器的控制信號(hào)，采用I2C協(xié)議完成數(shù)據(jù)傳輸；SPI通訊模塊，用于根據(jù)控制器的控制信號(hào)，采用SPI協(xié)議完成數(shù)據(jù)傳輸；控制器，用于接收數(shù)據(jù)傳輸命令，確定當(dāng)前采用的通訊協(xié)議，并向所確定通訊協(xié)議對(duì)應(yīng)的通訊模塊發(fā)送控制信號(hào)；所述I2C通訊模塊和SPI通訊模塊通過(guò)同一通訊端口與外部器件進(jìn)行交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊傳輸控制裝置，其特征在于，所述控制器與自身所在的通訊設(shè)備的核心處理器相連，接收核心處理器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸命令，并向核心處理器產(chǎn)生中斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通訊傳輸控制裝置，其特征在于，所述控制器由中央處理單元和至少一個(gè)寄存器組成，所述寄存器至少包括存儲(chǔ)當(dāng)前所用通訊協(xié)議的通訊協(xié)議寄存器，以及表明是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸寄存器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通訊傳輸控制裝置，其特征在于，所述通訊協(xié)議寄存器中的配置由外部的選擇跳線(xiàn)、或選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通訊傳輸控制裝置，其特征在于，所述控制器與自身所在的通訊設(shè)備的核心處理器相連，且所述控制器中包括存儲(chǔ)當(dāng)前所用通訊協(xié)議的通訊協(xié)議寄存器，該通訊協(xié)議寄存器中的配置由核心處理器設(shè)置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種通訊傳輸控制裝置，該裝置包括I2C通訊模塊，用于根據(jù)控制器的控制信號(hào)，采用I2C協(xié)議完成數(shù)據(jù)傳輸；SPI通訊模塊，用于根據(jù)控制器的控制信號(hào)，采用SPI協(xié)議完成數(shù)據(jù)傳輸；控制器，用于接收數(shù)據(jù)傳輸命令，確定當(dāng)前采用的通訊協(xié)議，并向所確定通訊協(xié)議對(duì)應(yīng)的通訊模塊發(fā)送控制信號(hào)；所述I2C通訊模塊和SPI通訊模塊通過(guò)同一通訊端口與外部器件進(jìn)行交互。采用本實(shí)用新型的裝置能同時(shí)支持I2C和SPI兩種協(xié)議的通訊，使用戶(hù)能方便地根據(jù)不同需求在I2C和SPI兩種協(xié)議之間任意選擇和快速切換。
文檔編號(hào)H04L29/06GK2788463SQ20042012225
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者吳大斌, 陳志華 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司