本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸與處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于spi(同步串行外設(shè)接口)協(xié)議的數(shù)據(jù)流控系統(tǒng)及方法，從而將spi改造成異步雙向數(shù)據(jù)通信接口。

背景技術(shù)：

目前，具有票據(jù)打印功能的移動pos(銷售點)機，包含嵌入式主機平臺、打印機以及移動網(wǎng)絡(luò)連接等功能，具有集成度高、功能完整的特點。

移動pos機的主機平臺使用cpu(中央處理器)方案，一般都存在一定的接口限制，其可提供的接口類型只有以下幾種：usbotg(是usbon-the-go的縮寫，主要應(yīng)用于各種不同的設(shè)備或移動設(shè)備間的聯(lián)接，進行數(shù)據(jù)交換)、uart(通用同步/異步串行接收/發(fā)送器)、iic(集成電路總線)和spi。

移動pos集成的打印機，與其主機之間的數(shù)據(jù)通信接口，如果是通用數(shù)據(jù)接口的話，就只有usb和uart可以選擇。但是，主機平臺cpu往往只提供一個usbotg，如果將其配置為host(主機)連接打印機，那么主機將無法提供usbdebug(故障調(diào)試)功能，這會造成很多的不便。如果選擇uart，要當心其傳輸速率無法滿足打印機速度的問題。

在usb和uart都不能選擇的情況下，iic和spi也就成為可選項。iic控制總線的傳輸速率也不高，打印機的控制mcu(微控制單元)的iic總線最高速率也只有400k，跟uart同樣存在傳輸速率問題。spi接口的傳輸速率可以達到20mb/s以上，而且協(xié)議簡單、占用引腳少，可以通過簡單的軟件協(xié)議實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。

但是，spi接口存在一個缺點：沒有指定的流控制，沒有應(yīng)答機制確認是否接收到數(shù)據(jù)。而打印機數(shù)據(jù)接口接收數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)丟失的話，最直接 的結(jié)果就是打印錯亂，所以需要有很好的流控或校驗機制。但在數(shù)據(jù)傳輸速率要求比較高的情況下，校驗機制往往比較難實現(xiàn)；所以實現(xiàn)流控機制是必需的。

更有甚者，打印機還是一個需要自動上報異常狀態(tài)的設(shè)備，在接口沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，一旦打印機發(fā)生異常，是需要打印機主動將信息傳輸?shù)街鳈C，而spi是不支持從設(shè)備主動向主機傳輸數(shù)據(jù)的。所以實現(xiàn)異步傳輸機制也是必須的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的移動pos機等系統(tǒng)利用spi接口進行通信時不具備完整的控制導(dǎo)致主機和從機間信息交互出現(xiàn)錯誤的缺陷，提供一種基于spi協(xié)議的數(shù)據(jù)流控系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：

本發(fā)明提供一種基于spi協(xié)議的數(shù)據(jù)流控系統(tǒng)，其包括一主機和一從機，該主機和該從機通過spi協(xié)議進行通信，其特點在于，該從機的端口包括至少兩個io(輸入輸出)口，該主機包括一主控制器，該從機包括一從控制器；

該從控制器用于在該從機準備好接收數(shù)據(jù)之前將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第一狀態(tài)，在該從機準備好接收數(shù)據(jù)時將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第二狀態(tài)，在該從機接收完一數(shù)據(jù)包時將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第三狀態(tài)，在該從機接收完一數(shù)據(jù)包后且準備接收下一數(shù)據(jù)包時將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第二狀態(tài)；

該主控制器用于在檢測到該兩個io口的狀態(tài)為該第一狀態(tài)時不發(fā)送數(shù)據(jù)包給該從機，在檢測到該兩個io口的狀態(tài)為該第二狀態(tài)或該第三狀態(tài)時發(fā)送該數(shù)據(jù)包至該從機。

spi協(xié)議本身是沒有流控機制的，而從其協(xié)議上看，用軟件方式實現(xiàn)流控也是不可能的，所以，本方案考慮增加硬件流控方式，也就是增加狀態(tài)io 口以表達接收端即打印機的閑忙狀態(tài)。

較佳地，該從控制器用于在該從機的緩沖區(qū)存滿時保持該兩個io口的狀態(tài)不變直至該緩沖區(qū)空閑，且將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第二狀態(tài)或該第三狀態(tài)。

較佳地，該從控制器用于在該從機出現(xiàn)異常情況時，將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第四狀態(tài)；

該主控制器用于在檢測到該兩個io口的狀態(tài)為該第四狀態(tài)時發(fā)送一詢問包至該從機；

該從控制器還用于發(fā)送一該從機出現(xiàn)異常情況的信息至該主機。

較佳地，該主控制器用于在未發(fā)送數(shù)據(jù)包的時間達到一設(shè)定時間時發(fā)送一休眠信號至該從機，該從控制器用于將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第一狀態(tài)。

較佳地，該主控制器用于在再次需要發(fā)送數(shù)據(jù)包時發(fā)送一喚醒信號至該從機，該從控制器用于將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第二狀態(tài)。

本發(fā)明還提供一種基于spi協(xié)議的數(shù)據(jù)流控方法，其特點在于，其利用上述的基于spi協(xié)議的數(shù)據(jù)流控系統(tǒng)實現(xiàn)，該數(shù)據(jù)流控方法包括以下步驟：

s1、在該從機準備好接收數(shù)據(jù)之前，該從控制器將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第一狀態(tài)；

s2、該主控制器檢測該兩個io口的狀態(tài)為該第一狀態(tài)，控制不發(fā)送數(shù)據(jù)包給該從機；

s3、該從機準備好接收數(shù)據(jù)，該從控制器將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第二狀態(tài)；

s4、該主控制器檢測該兩個io口的狀態(tài)為該第二狀態(tài)，控制發(fā)送該數(shù)據(jù)包至該從機；

s5、該從機接收該數(shù)據(jù)包，并發(fā)送一狀態(tài)包至該主機；

s6、該從機準備好接收下一數(shù)據(jù)，該從控制器將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第三狀態(tài)；

s6、該主控制器檢測該兩個io口的狀態(tài)為該第三狀態(tài)，控制發(fā)送下一個數(shù)據(jù)包給該從機；

s7、該從機接收該下一個數(shù)據(jù)包，并發(fā)送該狀態(tài)包至該主機，進入步驟s3。

較佳地，該從控制器在該從機的緩沖區(qū)存滿時保持該兩個io口的狀態(tài)不變直至該緩沖區(qū)空閑，且將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第二狀態(tài)或該第三狀態(tài)。

較佳地，該從控制器在該從機出現(xiàn)異常情況時，將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第四狀態(tài)；

該主控制器在檢測到該兩個io口的狀態(tài)為該第四狀態(tài)時發(fā)送一詢問包至該從機；

該從控制器發(fā)送一該從機出現(xiàn)異常情況的信息至該主機。

較佳地，該主控制器在未發(fā)送數(shù)據(jù)包的時間達到一設(shè)定時間時發(fā)送一休眠信號至該從機，該從控制器將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第一狀態(tài)。

較佳地，該主控制器在再次需要發(fā)送數(shù)據(jù)包時發(fā)送一喚醒信號至該從機，該從控制器將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第二狀態(tài)。

在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。

本發(fā)明的積極進步效果在于：

本發(fā)明的基于spi協(xié)議的數(shù)據(jù)流控系統(tǒng)及方法，使得主機和從機之間實現(xiàn)很好的配合工作，能夠防止數(shù)據(jù)丟失，防止主機和從機間信息交互時出現(xiàn)錯誤，此外，休眠喚醒機制能夠有效地降低功耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實施例的基于spi協(xié)議的數(shù)據(jù)流控方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。

本實施例提供一種基于spi協(xié)議的數(shù)據(jù)流控系統(tǒng)，其包括一主機和一從機，該主機和該從機通過spi協(xié)議進行通信，該從機的端口包括至少兩個io口，該主機包括一主控制器，該從機包括一從控制器。

該主機作為spi主機設(shè)備，控制spi的發(fā)送時序及發(fā)送速率；該從機例如打印機作為spi從設(shè)備，只能被動接收主機發(fā)送下來的數(shù)據(jù)；打印機端通過兩個io口與主機相連表示閑忙狀態(tài)。

如圖1所示，本實施例還提供一種基于spi協(xié)議的數(shù)據(jù)流控方法，其利用上述的基于spi協(xié)議的數(shù)據(jù)流控系統(tǒng)實現(xiàn)，該數(shù)據(jù)流控方法包括以下步驟：

步驟101、在該從機(例如打印機)準備好接收數(shù)據(jù)之前，該從控制器將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第一狀態(tài)(00，即均為低電平)；

步驟102、該主控制器檢測該兩個io口的狀態(tài)為該第一狀態(tài)，控制不發(fā)送數(shù)據(jù)包給該從機；

步驟103、該從機準備好接收數(shù)據(jù)，該從控制器將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第二狀態(tài)(01，即一個低電平一個高電平)；

步驟104、該主控制器檢測該兩個io口的狀態(tài)為該第二狀態(tài)，控制發(fā)送256個字節(jié)的數(shù)據(jù)包至該從機；

步驟105、該從機接收該數(shù)據(jù)包，并發(fā)送一個256個字節(jié)的狀態(tài)包至該主機；

步驟106、該從機準備好接收下一數(shù)據(jù)，該從控制器將該兩個io口的狀態(tài)由01更改設(shè)置為第三狀態(tài)(10，即一個高電平一個低電平)；

步驟107、該主控制器檢測該兩個io口的狀態(tài)為該第三狀態(tài)，控制發(fā)送下一個數(shù)據(jù)包給該從機；

步驟108、該從機接收該下一個數(shù)據(jù)包，并發(fā)送該狀態(tài)包至該主機，進入步驟103。

此外，該從控制器在該從機的緩沖區(qū)存滿時保持該兩個io口的狀態(tài)不 變直至該緩沖區(qū)空閑，且將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為該第二狀態(tài)或該第三狀態(tài)。

由于該從機無法主動發(fā)送數(shù)據(jù)，所以，在該從機出現(xiàn)異常情況(例如打印機翻蓋、過熱等)時，執(zhí)行以下步驟：步驟109、該從控制器將該兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第四狀態(tài)(11，即均為高電平)；步驟110、該主控制器在檢測到該兩個io口的狀態(tài)為該第四狀態(tài)時發(fā)送一詢問包至該從機；步驟111、該從控制器發(fā)送一該從機出現(xiàn)異常情況的信息包至該主機。

主機端利用gpio引腳(gpio1、gpio2引腳對應(yīng)從控制器(mcu)的io狀態(tài)引腳，gpio3、gpio4引腳對應(yīng)mcu的休眠喚醒引腳)輔助完成上位機與打印機的通訊。gpio(gpio1、gpio2)取值0(第一狀態(tài)00)、1(第二狀態(tài)01)、2(第三狀態(tài)10)、3(第四狀態(tài)11)。值為0停止通訊，值3發(fā)送查詢包。gpio值變?yōu)?或2時，主機可以發(fā)信息包給打印機，同時收到打印機返回的等長度的信息包，主機根據(jù)約定對返回信息包進行分析處理，打印機收到包進行處理，如果接收緩沖區(qū)未滿，可以接收下一個包，打印機將gpio值改為2或1。如果打印機沒有改變gpio值，則主機不能繼續(xù)發(fā)包。

為降低功耗，流程中引入了休眠喚醒機制，如果長時間主機沒有打印任務(wù)，主機利用gpio引腳(gpio3)使打印機進入休眠，降低功耗，即打印機收到休眠信號，把兩個io口的狀態(tài)設(shè)置為第一狀態(tài)，停止接收數(shù)據(jù)包。主機有打印任務(wù)時，利用gpio引腳(gpio4)喚醒打印機，打印機收到喚醒信號，準備好后將兩個io的狀態(tài)設(shè)置第二狀態(tài)，打印機可以開始接收主機數(shù)據(jù)包。

本實施例中，mcu接收spi數(shù)據(jù)包未做數(shù)據(jù)處理情況下，每秒可接收1200個包(每個包256個字節(jié))左右，即數(shù)據(jù)流量2.5mbit左右。

在本系統(tǒng)中的從機為打印機時，mcu接收spi數(shù)據(jù)包并且在打印機(選擇打印速度只有70mm/s的58熱敏打印機)做光柵位圖(80寬度位圖)打印情況下，每秒可發(fā)送200個數(shù)據(jù)包，打印效果流暢。上位機由于傳輸速度 很快，受打印頭速度限制，會提示數(shù)據(jù)阻塞，但數(shù)據(jù)沒有發(fā)生打印錯亂問題。

mcu接收spi數(shù)據(jù)包做光柵位圖(80寬度位圖)處理但不打印，每秒可發(fā)送725個數(shù)據(jù)包，即理論上spi結(jié)合數(shù)據(jù)流可支持80打印機320mm/s的光柵位圖打印。

由此可見，通過以上測試，可以確定spi數(shù)據(jù)異步流控通信速率能夠滿足產(chǎn)品化要求。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。