電平復(fù)用控制串行通信裝置及其通信方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電平復(fù)用控制串行通信裝置，包括主機(jī)、從機(jī)和LMSPI總線；LMSPI總線包括串行數(shù)據(jù)信號線、串行數(shù)據(jù)應(yīng)答線和與主機(jī)片選信號輸出端的數(shù)量相同的片選信號線；各從機(jī)通過LMSPI總線與主機(jī)信號電連接；通信方法包括主機(jī)輸出片選信號選定與之通信從機(jī)；從機(jī)接收到主機(jī)的命令后，主機(jī)向該從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；從機(jī)接收數(shù)據(jù)后向主機(jī)發(fā)送作為應(yīng)答信號的低電平；主機(jī)接收到應(yīng)答信號后向從機(jī)發(fā)送高電平信號；從機(jī)接收到主機(jī)信號后，主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；從機(jī)接收數(shù)據(jù)向主機(jī)發(fā)送高電平作為應(yīng)答信號。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、性價比高；中斷時數(shù)據(jù)不會丟失可靠性好；通信速率比傳統(tǒng)SPI通信方法快16倍左右且可以進(jìn)行多機(jī)通訊。
【專利說明】電平復(fù)用控制串行通信裝置及其通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電平復(fù)用控制串行通信裝置及其通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]SPI (Serial Peripheral Interface)總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。SPI的三個寄存器分別為:控制寄存器SPCR、狀態(tài)寄存器SPSR和數(shù)據(jù)寄存器SPDR。SPI總線系統(tǒng)可直接與FLASHRAM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動器、A/D轉(zhuǎn)換器和MCU等多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器件直接接口，該接口一般使用4條線或3條線。4線SPI總線由串行時鐘線SCLK、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和電平有效的從機(jī)選擇線NSS (有的SPI接口芯片帶有中斷信號線INT、有的SPI接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI。3線SPI總線由選信號線SS_N，串行時鐘信號線SCLK和串行數(shù)據(jù)信號線SDATA組成，其中SDATA為雙向管腳，數(shù)據(jù)發(fā)送階段為輸出管腳，數(shù)據(jù)接收階段為輸入管腳，相當(dāng)于把4線SPI總線中的主出/從入數(shù)據(jù)線MOSI和主入/從出數(shù)據(jù)線MISO合二為一。SPI —共有11位有用信號，每位信號差分成兩個信號用來提高傳輸抗干擾性，在物理連接上用標(biāo)準(zhǔn)25芯D型插頭座(DB25)傳輸，因此連線多且復(fù)雜，傳輸距離短，容易出現(xiàn)故障。而ASI (異步串行接口)用串行傳輸，只需要一根同軸電纜線，連線簡單，傳輸距離長。在點(diǎn)對點(diǎn)的通信中，SPI接口不需要進(jìn)行尋址操作，且為全雙工通信，顯得簡單高效。在多個從設(shè)備的系統(tǒng)中，每個從設(shè)備需要獨(dú)立的使能信號，硬件上比I2C系統(tǒng)要稍微復(fù)雜一些。
[0003]SPI通信是一種同步串行全雙工通信方式，其通信方式為主從工作方式，只有片選信號為預(yù)先規(guī)定的使能信號時，在SCLK的控制下，兩個雙向移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SCLK的上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。上升沿到來的時候，MISO上的電平將被發(fā)送到從設(shè)備的寄存器中。下降沿到來的時候，MOSI上的電平將被接收到主設(shè)備的寄存器中。。這樣在8次時鐘信號的改變，就可以完成9位數(shù)據(jù)的傳輸了，直到/7位數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。
[0004]目前使用的SPI串行通信方法還存在如下不足:傳統(tǒng)的SPI通訊方式?jīng)]有指定的流控制，沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù)，因而當(dāng)由于一些外部因素干擾使得信號傳輸中斷后，采用SPI通信可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和時間浪費(fèi)；目前的SPI總線系統(tǒng)使得通信主機(jī)上的管腳數(shù)較多，在很大程度上限制了控制電路的集成與推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、使用時能夠大幅度提高通信速度且能夠使得程序中斷時數(shù)據(jù)不會丟失的電平復(fù)用控制串行通信裝置及其工作方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的一種電平復(fù)用控制串行通信裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:包括主機(jī)、從機(jī)和LMSPI總線；所述的主機(jī)設(shè)有串行數(shù)據(jù)輸出端、從機(jī)應(yīng)答信號輸入端和I個以上的片選信號輸出端；從機(jī)的數(shù)量與主機(jī)的片選信號輸出端的數(shù)量相同；從機(jī)設(shè)有串行數(shù)據(jù)輸入端、應(yīng)答信號輸出端和片選信號輸入端；LMSPI總線包括串行數(shù)據(jù)信號線DATA、串行數(shù)據(jù)應(yīng)答線AK和片選信號線CS ;所述的片選信號線CS的根數(shù)與主機(jī)的片選信號輸出端的數(shù)量相同；
從機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸入端通過LMSPI總線的串行數(shù)據(jù)信號線DATA與主機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端信號電連接；從機(jī)的應(yīng)答信號輸出端通過LMSPI總線的串行數(shù)據(jù)應(yīng)答線AK與主機(jī)的從機(jī)應(yīng)答信號輸入端信號電連接；從機(jī)的片選信號輸入端通過I根LMSPI總線的片選信號線CS與主機(jī)相應(yīng)的I個片選信號輸出端信號電連接。
[0007]進(jìn)一步的方案是:所述的主機(jī)為應(yīng)用設(shè)備中的主嵌入式芯片；主機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端、從機(jī)應(yīng)答信號輸入端和片選信號輸出端均為其相應(yīng)設(shè)定的I/O端口 ；主機(jī)的片選信號輸出端的最大可設(shè)置數(shù)量與主機(jī)的I/O端口的數(shù)量相適應(yīng)；從機(jī)為應(yīng)用設(shè)備中的嵌入式芯片；從機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸入端、應(yīng)答信號輸出端和片選信號輸入端均為其設(shè)定的I/O端口。
[0008]一種上述的電平復(fù)用控制串行通信裝置的通信方法，包括以下步驟:
①主機(jī)通過片選信號輸出端輸出低電平片選信號確定與之通信的從機(jī)；
②從機(jī)接收到主機(jī)的命令后,主機(jī)向該從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；
③從機(jī)接收數(shù)據(jù)后，從機(jī)向主機(jī)發(fā)送作為應(yīng)答信號的低電平；
④主機(jī)接收到應(yīng)答信號后向從機(jī)發(fā)送高電平信號；
⑤從機(jī)接收到主機(jī)信號后，主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；
⑥從機(jī)接收數(shù)據(jù)后向主機(jī)發(fā)送高電平作為應(yīng)答信號；
⑦重復(fù)步驟②至步驟⑥直至數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。
[0009]本發(fā)明具有積極的效果:(I)本發(fā)明的電平復(fù)用控制串行通信裝置，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、性價比高。(2)本發(fā)明的電平復(fù)用控制串行通信裝置，能夠有效節(jié)約通訊系統(tǒng)主機(jī)端的管腳數(shù)，且與傳統(tǒng)的SPI通信方法相比，在傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)中斷時數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)丟失的現(xiàn)象，可靠性好。(3)本發(fā)明的電平復(fù)用控制串行通信方法，在不同頻率時鐘芯片控制下，不同型號的嵌入式芯片均可進(jìn)行通信，通信速率比傳統(tǒng)的SPI通信方法快16倍左右，并且可以進(jìn)行多機(jī)通訊。(4)本發(fā)明的電平復(fù)用控制串行通信方法，當(dāng)程序被中斷后，主機(jī)對數(shù)據(jù)一直處于發(fā)送狀態(tài)，直至收到從機(jī)發(fā)送的應(yīng)答命令，再發(fā)送下一位數(shù)據(jù)，因而中斷不會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸時序邏輯圖；
圖3為本發(fā)明的通信方法中，主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖；
圖4為本發(fā)明的通信方法中，從機(jī)接收數(shù)據(jù)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0012](實(shí)施例1)
電平復(fù)用控制串行通信(Level Multiplexing Serial Peripheral Interface),以下號線032、......片選信號線0311。片選信號
II相同。
會、線的串行數(shù)據(jù)信號線0八1八與主機(jī)的串行端通過總線的串行數(shù)據(jù)應(yīng)答線狀與,的片選信號輸入端通過總線的1根端信號電連接。
空制串行通信裝置，其通信方法主要包括以
3信號確定與之通信的從機(jī)；
發(fā)送數(shù)據(jù)；
答信號的低電平；
2信號；
數(shù)據(jù)；
2答信號；
祖及其通信方法，其工作原理與過程簡述如得到相對應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電平復(fù)用控制串行通信裝置，其特征在于:包括主機(jī)、從機(jī)和LMSPI總線；所述的主機(jī)設(shè)有串行數(shù)據(jù)輸出端、從機(jī)應(yīng)答信號輸入端和I個以上的片選信號輸出端；從機(jī)的數(shù)量與主機(jī)的片選信號輸出端的數(shù)量相同；從機(jī)設(shè)有串行數(shù)據(jù)輸入端、應(yīng)答信號輸出端和片選信號輸入端；LMSPI總線包括串行數(shù)據(jù)信號線DATA、串行數(shù)據(jù)應(yīng)答線AK和片選信號線CS ;所述的片選信號線CS的根數(shù)與主機(jī)的片選信號輸出端的數(shù)量相同； 從機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸入端通過LMSPI總線的串行數(shù)據(jù)信號線DATA與主機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端信號電連接；從機(jī)的應(yīng)答信號輸出端通過LMSPI總線的串行數(shù)據(jù)應(yīng)答線AK與主機(jī)的從機(jī)應(yīng)答信號輸入端信號電連接；從機(jī)的片選信號輸入端通過I根LMSPI總線的片選信號線CS與主機(jī)相應(yīng)的I個片選信號輸出端信號電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電平復(fù)用控制串行通信裝置，其特征在于:所述的主機(jī)為應(yīng)用設(shè)備中的主嵌入式芯片；主機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端、從機(jī)應(yīng)答信號輸入端和片選信號輸出端均為其相應(yīng)設(shè)定的I/O端口 ；主機(jī)的片選信號輸出端的最大可設(shè)置數(shù)量與主機(jī)的I/O端口的數(shù)量相適應(yīng)；從機(jī)為應(yīng)用設(shè)備中的嵌入式芯片；從機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸入端、應(yīng)答信號輸出端和片選信號輸入端均為其設(shè)定的I/O端口。
3.一種由權(quán)利要求1所述的電平復(fù)用控制串行通信裝置的通信方法，其特征在于:包括以下步驟: ①主機(jī)通過片選信號輸出端輸出低電平片選信號確定與之通信的從機(jī)； ②從機(jī)接收到主機(jī)的命令后,主機(jī)向該從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)； ③從機(jī)接收數(shù)據(jù)后，從機(jī)向主機(jī)發(fā)送作為應(yīng)答信號的低電平； ④主機(jī)接收到應(yīng)答信號后向從機(jī)發(fā)送高電平信號； ⑤從機(jī)接收到主機(jī)信號后，主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)； ⑥從機(jī)接收數(shù)據(jù)后向主機(jī)發(fā)送高電平作為應(yīng)答信號； ⑦重復(fù)步驟②至步驟⑥直至數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。
【文檔編號】G06F13/40GK103838700SQ201410057851
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】喬曉華, 孫玉霞, 王為善, 馮霏 申請人:江蘇理工學(xué)院