[发明专利]一种简化两线式串行数据总线传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及总线传输领域，具体涉及一种简化两线式串行数据总线传输方法。

背景技术

I2C(Inter-Integrated Circuit)总线协议由Philips半导体公司(现更名为NXP)在上世纪八十年代初开发出来的，I2C串行数据总线由双向的数据线SDA和时钟线SCL组成。总线的运行(数据传输)由主机通常是微处理器控制。I2C总线数据传输过程一般为：开始-器件地址-ACK(应答)-子地址-ACK-数据-ACK-结束。I2C允许多个主器件工作在同一总线上，所有主器件均采用同一时钟进行传输，多个主器件可以通过数据仲裁决定总线使用权，避免数据破坏。对于数字器件功能模块构建，I2C总线的传输，总线仲裁功能和数据传输开始状态产生和数据传输结束后响应状态产生必然会带来更多的数字逻辑资源消耗，更不利于提高总线上数据传输效率。

SPI(Serial Peripheral Interface)串行数据总线传输协议基于四线制串行数据总线接口，为主/从结构，四线信号分别为串行时钟(SCLK)、主出从入(MOSI)、主入从出(MISO)和从选(SS)信号。主器件为时钟提供者，可发起读从器件或写从器件操作。这时主器件将与一个从器件进行对话。当总线上存在多个从器件时，要发起一次传输，主器件将把该从器件选择线拉低，然后分别通过MOSI和MISO线启动数据发送或接收。每个从器件需要一个单独的从选择信号。总信号数最终为n+3个，其中n是总线上从器件的数量。当多个从器件位于该总线上时，必然导致过多的信号线资源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简化两线式串行数据总线传输方法，具有结构简单和使用灵活的特点。

为解决上述问题，本发明是通过以下方案实现的：

一种简化两线式串行数据总线传输方法，包括如下步骤：

①传输启动阶段：在进行数据传输之前，主控制器首先产生启动传输状态，通知该串行数据总线上的所有从器件即将开始一次新的数据传输过程，同时从器件也利用启动传输状态的电平信号进行自身的初始化；此时，串行数据总线的串行时钟信号线保持为高电平，串行双向数据信号线产生由高电平到低电平的跳变。

②读写操作模式设置阶段：在紧随启动传输状态之后该串行数据总线进入器件读写方向选择；主控制器输出至串行数据总线的第1Bit为读写选择位；当读写选择位为1时，由主控制器从被选定器件读出数据；读写选择位为0时，由主控制器向被选定器件写入数据。

③从器件片选地址设置阶段：完成读写方向选择后该串行数据总线进入器件硬件片选地址定位，从器件在接收到的从器件片选位数据中解析出从器件片选位与硬件设置地址匹配，匹配成功则激活，否则处于待机检测状态，保持输入输出高阻态，等待下一次总线传输过程；

主控制器输出至串行数据总线的读写选择位后的至少4Bit为从器件片选位；在读写选择位后的4bit为0000～1110时，从器件片选位为这4bit，并由这4Bit表示寻址范围为0～14；当读写选择位后的4bit为1111时，从器件片选位扩展为8Bit，并由这8Bit表示寻址范围为0～254；当读写选择位后的8Bit为11111111时，从器件片选位扩展为12Bit，并由这12Bit表示寻址范围为0～4094；更长的从器件片选位按此依次递增4Bit类推；理论上可以无限制扩展。

④数据空间起始寻址地址设置阶段：从器件在完成硬件地址匹配激活后，进入数据空间起始寻址地址设置阶段。本阶段用于主控制器对从器件设置读写数据空间的起始操作地址位置，即后续数据的读写操作从本次设置地址开始以字节为单位累加。

主控制器输出至串行数据总线的，从器件片选位后的至少4Bit为数据空间起始寻址位；在从器件片选位后的4bit为0000～1110时，数据空间起始寻址位为这4bit，并由这4Bit表示寻址范围为0～14；当从器件片选位后的4bit为1111时，数据空间起始寻址位扩展为8Bit，并由这8Bit表示寻址范围为0～254；当从器件片选位后的8Bit为11111111时，数据空间起始寻址位扩展为12Bit，并由这12Bit表示寻址范围为0～4094；更长的数据空间起始寻址位按此依次递增4Bit类推；理论上可以无限制扩展。

⑤数据传输长度设置阶段：在完成数据空间起始地址寻址地址设置之后，进入数据传输长度设置阶段。本阶段用于主控制器告知从器件后续读写操作需要传输的字节长度。