[發明專利]一種基于以太網的SPI控制系統

在審

• 申請號: 202310213091.6
• 申請日: 2023-03-08
• 公開（公告）號: CN116361219A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 王勇;鄔天愷;李玄;陳琛;高文輝;胥志毅;關騰騰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 康翔;高嬌陽

一種基于以太網的SPI控制系統，計算機與CPU處理板通過以太網互聯，采用UDP協議通信，CPU處理板與FPGA控制板通過PCIe接口互聯，實現數據交互；計算機配置SPI接口的工作方式，發送數據協議包，接收和解析SPI從設備回傳的數據；CPU處理板采用嵌入式平臺，接收和解析工作方式的配置、數據協議包，發送至FPGA控制板，向計算機反饋狀態信息；FPGA控制板采用可編程平臺，接收工作方式的配置和數據協議包，按照配置的工作方式輸出極性可配置的SPI同步信號，接收SPI從設備回傳的同步數據。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，具體涉及一種SPI接口技術。

背景技術

串行外圍設備SPI接口由Motorola公司提出，是一種高速、全雙工、同步通信總線，解決微處理器和外圍設備之間的數據交換，支持多個外設直接通信。由于SPI接口的信號線少、連線簡單、配置靈活、可靠性高，受到工程技術人員廣泛認可，將其作為集成電路設計中的一種配置標準，在通信、汽車電子、雷達、工業控制等領域得到廣泛應用。

申請號為202010872498.6的專利公開了一種基于SPI的通信方法及設備，從機使用DMA機制，解決了SPI主機無法知道SPI從機是否需要發送數據的問題。申請號為202010600781.3的專利公開了一種基于SPI的數據傳輸系統，增加片選信號，通過組合使能不同SPI從設備，提高SPI系統的數據傳輸效率。申請號為202011522389.8的專利公開了一種SPI接口與CAN接口轉換電路和設備，實現了單路SPI接口轉換成雙路CAN接口，擴大了接口轉換設備的應用范圍，提高了接口轉換設備實用性。

SPI接口在不同應用領域中的電平形式、數據傳輸協議、信號時序差異較大，單機級、模塊級、系統級的測試任務和目的迥異。當前SPI技術的研究方向主要關注數據傳輸方式、可靠性及接口轉換電路，針對不同領域和不同層級測試需求，分別研制SPI測試系統，成本高、周期長、資源浪費，缺乏一種SPI的通用控制系統及方法。

發明內容

本發明為了解決現有技術存在的問題，提出了一種基于以太網的SPI控制系統，為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案。

計算機與CPU處理板通過以太網互聯，采用UDP協議通信，CPU處理板與FPGA控制板通過PCIe接口互聯，實現數據交互；計算機配置SPI接口的工作方式，發送數據協議包，接收和解析SPI從設備回傳的數據；CPU處理板采用嵌入式平臺，接收和解析工作方式的配置、數據協議包，發送至FPGA控制板，向計算機反饋狀態信息；FPGA控制板采用可編程平臺，接收工作方式的配置和數據協議包，按照配置的工作方式輸出極性可配置的SPI同步信號，接收SPI從設備回傳的同步數據。

SPI接口的工作方式包括同步時鐘頻率、數據幀周期、數據長度、信號電平極性、SPI協議、校驗信號生成方式。

數據協議包是待發送串行數據，支持用戶自定義不同領域、不同項目的數據包格式及其內容。

狀態信息是當前UDP網絡包的校驗結果，若出現網絡傳輸錯誤，則向計算機反饋校驗錯誤信息，觸發重傳機制，重新發送當前網絡包。

SPI同步信號包括串行數據、同步時鐘、使能片選、電平/脈沖信號、奇偶校驗信號，采用TTL、RS422電平形式，采用標準SPI協議和自定義SPI協議，自定義SPI協議的同步時鐘包括連續時鐘和斷續時鐘。

連續時鐘的工作方式，串行數據發送時，使能片選輸出有效電平，串行數據未發送時，使能片選輸出無效電平，無論串行數據是否發送，始終輸出同步時鐘信號。

斷續時鐘的工作方式，串行數據發送時，輸出同步時鐘信號，串行數據未發送時，同步時鐘信號輸出電平信號，串行數據發送完成，使能片選輸出脈沖信號，串行數據未發送，使能片選輸出電平信號。