[发明专利]一种基于SPI总线的双处理器通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于SPI总线的双处理器通信方法，实现双处理器间使用SPI总线进行高速双向通信。

背景技术

系统级处理器间通信的方式有很多种，RS-232、I2C等串行通信总线都已经成为较为普遍的选择之一，但是针对高速处理而言，RS-232和I2C等串行通信总线速率都比较低，RS-232串行通信的通信速率一般在115.2kHz以下，I2C的通信速率最高达到100kHz。相对而言，SPI作为一种高速的、全双工、同步的通信总线，其通信速率基本上可以按照通信双方处理器的处理速度来设定，可以满足高速处理器对于通信的要求。

SPI总线系统是一种同步串行外设接口总线。它采用的是主从工作方式，在这种模式下通常有一个主设备和一个或多个从设备。主机控制数据传输，从机配合主机完成传输任务。硬件资源上，它通常采用的是四线制进行双向通信，三线制实现单向传输，在通信过程中，主机首先通过片选信号线CS选中从机，然后主机将已装入8位移位寄存器中的数据在8个时钟信号的驱动下，通过MOSI管脚送到从机的移位寄存器中，于此同时，从机中数据也通过MISO管脚移送到主机中。在整个通信过程中信号线只能由主设备控制，从机对通信过程没有控制作用。这种通信方式的缺点包括：

1、缺少组帧机制，对于数据帧结构没有作任何规定；

2、通信过程中没有指定的数据流，缺少应答机制和确认是否收到数据；

3、无任何校验，缺少控制传输差错的机制；

4、缺少对数据流的控制，发送方和接收方缺乏匹配机制；

5、缺少对数据链路的维护机制，无建立、维持、释放的管理等。

从OSI七层模型的角度而言，SPI通信本身仅仅规定了通信的物理层协议，而缺少数据链路层的协议。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的上述缺陷，提供一种基于SPI总线的双处理器通信方法，物理层能够支持双处理器双向高速通信的要求，数据链路层能够满足双向高速的透明传输——即满足数据链路层的链路建立、链路维持以及数据有效等要求。

为达到上述目的，本发明的构思如下：

针对背景中的这些缺陷，针对双处理器通信，作了如下一些处理：

1、针对缺少组帧机制，建立一组有效的用于帧结构；

2、针对缺少应答机制等，基于SPI主从通信方式，采用基于单线握手信号的方式使其支持双向通信；

3、针对无校验的情况，建立基于CRC校验方式的可靠通信；

4、针对缺少数据流控制的情况，采用缓冲区控制的方式，实现SPI流量控制；

5、针对缺少链路维护机制，建立基于握手信号和帧支持相结合的数据链路维护机制。

根据上述构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于SPI总线的双处理器通信方法，其特征是：

1、在物理层上，针对双处理器SPI通信，增加接有上拉电阻的握手信号线。

2、在无数据链路层的SPI上，建立用于双处理器通信的完整数据链路层。

上述用于双处理器通信的SPI总线协议方法的具体步骤为：

a.         扩展SPI物理层。在SPI的四线制基础上增加一条接有上拉电阻握手信号线——HandShaking。

b.        建立基于SPI总线双向通信的帧格式。

c.         基于SPI总线已经规定的CS信号线和我们新建立的HandShaking握手信号线，建立基于SPI总线双向通信的同步机制。

d.        在发送帧和接收帧格式的基础上，建立流量控制机制。

e.         基于CRC校验和确认帧校验，建立错误处理机制。

上述的SPI物理层扩展的方法为：

如图1所示，在SPI已有的四线制通信的基础上，建立五线制用于双向通信SPI总线。在SPI的四线制基础上增加一条接有上拉电阻握手信号线——HandShaking，这是一条单向(从机到主机)的信号线。而主机到从机已经有了一条CS信号，所以不需要考虑这一方向上的信号。HandShaking信号的作用主要是告知主机，从机有数据需要发送。

上述基于SPI总线双向通信帧格式的方法为：

在本发明所涉及的第a项五线制SPI总线基础上，采用了“0比特插入法”，并将(0x7f)作为一个流量控制的标志。作为主从通信方式，我们设计的帧格式主要包括发送方帧格式和接收方帧格式两种。

1、发送方帧格式