[发明专利]电平复用控制串行通信装置及其通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机数据通信技术领域，具体涉及一种电平复用控制串行通信装置及其通信方法。

背景技术

SPI(Serial Peripheral Interface)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI的三个寄存器分别为：控制寄存器SPCR、状态寄存器SPSR和数据寄存器SPDR。SPI总线系统可直接与FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线或3条线。4线SPI总线由串行时钟线SCLK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和电平有效的从机选择线NSS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI。3线SPI总线由选信号线SS_N,串行时钟信号线SCLK和串行数据信号线SDATA组成，其中SDATA为双向管脚，数据发送阶段为输出管脚，数据接收阶段为输入管脚，相当于把4线SPI总线中的主出/从入数据线MOSI和主入/从出数据线MISO合二为一。SPI一共有11位有用信号，每位信号差分成两个信号用来提高传输抗干扰性，在物理连接上用标准25芯D型插头座（DB25)传输，因此连线多且复杂，传输距离短，容易出现故障。而ASI(异步串行接口）用串行传输，只需要一根同轴电缆线，连线简单，传输距离长。在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I²C系统要稍微复杂一些。

SPI通信是一种同步串行全双工通信方式，其通信方式为主从工作方式，只有片选信号为预先规定的使能信号时，在SCLK的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。SCLK的上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。上升沿到来的时候，MISO上的电平将被发送到从设备的寄存器中。下降沿到来的时候，MOSI上的电平将被接收到主设备的寄存器中。。这样在8次时钟信号的改变，就可以完成9位数据的传输了，直到n位数据发送完毕。

目前使用的SPI串行通信方法还存在如下不足：传统的SPI通讯方式没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，因而当由于一些外部因素干扰使得信号传输中断后，采用SPI通信可能出现数据丢失和时间浪费；目前的SPI总线系统使得通信主机上的管脚数较多，在很大程度上限制了控制电路的集成与推广。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本较低、使用时能够大幅度提高通信速度且能够使得程序中断时数据不会丢失的电平复用控制串行通信装置及其工作方法。

本发明的技术方案是：本发明的一种电平复用控制串行通信装置，其结构特点是：包括主机、从机和LMSPI总线；所述的主机设有串行数据输出端、从机应答信号输入端和1个以上的片选信号输出端；从机的数量与主机的片选信号输出端的数量相同；从机设有串行数据输入端、应答信号输出端和片选信号输入端；LMSPI总线包括串行数据信号线DATA、串行数据应答线AK和片选信号线CS；所述的片选信号线CS的根数与主机的片选信号输出端的数量相同；

从机的串行数据输入端通过LMSPI总线的串行数据信号线DATA与主机的串行数据输出端信号电连接；从机的应答信号输出端通过LMSPI总线的串行数据应答线AK与主机的从机应答信号输入端信号电连接；从机的片选信号输入端通过1根LMSPI总线的片选信号线CS与主机相应的1个片选信号输出端信号电连接。

进一步的方案是：所述的主机为应用设备中的主嵌入式芯片；主机的串行数据输出端、从机应答信号输入端和片选信号输出端均为其相应设定的I/O端口；主机的片选信号输出端的最大可设置数量与主机的I/O端口的数量相适应；从机为应用设备中的嵌入式芯片；从机的串行数据输入端、应答信号输出端和片选信号输入端均为其设定的I/O端口。

一种上述的电平复用控制串行通信装置的通信方法，包括以下步骤：

①主机通过片选信号输出端输出低电平片选信号确定与之通信的从机；

②从机接收到主机的命令后，主机向该从机发送数据；

③从机接收数据后，从机向主机发送作为应答信号的低电平；

④主机接收到应答信号后向从机发送高电平信号；

⑤从机接收到主机信号后，主机向从机发送数据；

⑥从机接收数据后向主机发送高电平作为应答信号；