[發明專利]一種SPI從機之間的通信方法

有效

• 申請號: 201710493504.5
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107370651B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 鄧開;謝志強;趙龍龍;徐襲;連麗婷;鄧偉;向小梅;劉鵬仲;孫國振;汪鋒;邱政;陳路偉;潘元璋
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍91388部隊
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

技術領域

本發明屬于電子技術通信領域，具體涉及一種SPI從機之間的通信方法。

背景技術

SPI總線是一種高速、全雙工、同步的通信總線，一般只需3～4根數據線和控制線即可實現SPI設備間的通信，具有芯片管腳需求少、IO口連接布線簡單、PCB板布局容易等優點，因此被廣大電子技術人員選擇和使用。

SPI設備可以配置成主機，在SPI主模式下工作，此時，片選信號CS和時鐘信號CLK由主機自身產生和驅動，并輸出至從機，數據則由MOSI輸出至從機，同時由MISO接收從機數據。SPI設備也可以配置成從機，在SPI從模式下工作，此時，片選信號CS和時鐘信號CLK由主機提供和驅動，數據則由MISO輸出至主機，同時由MOSI接收主機數據。因此SPI通信的傳統方式為一主一從或者一主多從，一主多從也僅僅是主機通過時分的方法控制從機的片選信號CS來選擇通信從機，其本質也屬于一主一從通信方式。

然而在使用一些片選信號CS和數據傳輸MOSI、MISO不同步啟動的SPI設備時，傳統的SPI通信方式要么存在大量占用系統資源的問題，要么存在引入額外硬件需求的問題。在此以TI公司的ADS8326高速低功耗模數轉化器件為例說明。

圖1為ADS8326器件SPI接口時序圖，由圖可知該器件只使用了一個數據端D_out即MISO，且僅能以從機方式工作。當片選信號CS下降沿啟動一次模數轉換和數據傳輸時，首先經過5個時鐘周期DCLOCK的采樣時間，然后D_out被使能脫離高阻態并輸出1個時鐘周期的低電平，表示有效數據將開始輸出，接下來的16個時鐘周期D_out輸出的才是有效的轉換數據。由此可見片選信號CS控制著每次采樣和轉換的啟動，并且至少要保持22個時鐘周期，而D_out需延后6個時鐘周期再輸出數據，為典型的片選信號和數據傳輸不同步啟動的SPI設備。

這樣的SPI設備主要有兩種應用方式，均屬于一主一從工作方式。一種方式是直接與微控制器單元MCU（如單片機、ARM、DSP等）的SPI接口相連接，由MCU采用查詢或者中斷的方式直接控制ADS8326的時序并讀取數據，如圖2所示。這種應用方式主要有兩方面的弊端，一是控制周期長、速度慢，并且占用了大量MCU的時間，降低了MCU的工作效率；二是不可避免的要進行數據整合，要么讀取3次每次8位數據進行拼接，要么1次讀取24位數據進行數據移位，這樣反復地進行數據整合消耗了MCU的大量資源。

另一種方式是先與可編程器件（如FPGA、CPLD等）相連接，通過可編程器件專門為ADS8326編寫SPI總線邏輯控制模塊，控制其時序并讀取數據，再由可編程器件與MCU進行數據傳輸，如圖3所示。這種應用方式不需要對轉換數據進行拼接或移位等處理，而且可由可編程器件或者是MCU中的DMA進行數據傳輸和存儲，基本上解放了MCU的處理資源。但這種應用方式的弊端也是顯而易見的，那就是引入額外的硬件進行通信中繼，既增加了系統的硬件需求，又提高了系統設計的復雜性，更是增加了產品的成本。

發明內容

本發明提供了一種SPI從機之間的通信方法，由SPI主機向各SPI從機提供片選信號和時鐘信號，在SPI從機之間交叉連接數據接線，數據在SPI從機之間單向或者雙向通信。

所述SPI主機只需要具備能夠提供各SPI從機正常工作的片選信號和時鐘信號功能，無需具備數據通信功能；

所述SPI從機之間交叉連接數據接線有二種方式：第一種，在兩個SPI從機之間交叉連接數據接線，第二種：一個SPI從機和多個SPI從機之間交叉連接數據接線，具體為：

（1）從機1的MOSI連接從機2的MISO，從機1的MISO連接從機2的MOSI，如圖4所示；

（2）一個SPI從機為主要從機，多個SPI從機為次要從機，主要從機的MOSI連接所有次要從機的MISO，主要從機的MISO連接所有次要從機MOSI；

所述片選信號為CS1、CS2，所述時鐘信號為CLK。

本方法可實現數據在從機之間進行通信，尤其是在使用片選信號和數據傳輸不同步啟動的SPI設備時，具有復雜時序容易實現、傳輸數據無需整合、無需引入額外硬件等優點。

附圖說明

圖1是ADS8326器件SPI接口時序圖；

圖2是ADS8326直接與MCU連接應用示意圖；

圖3是ADS8326先與可編程器件再與MCU連接應用示意圖；

圖4是SPI雙從機間通信的連接示意圖；