[发明专利]一种可扩展串行总线系统及其通讯方法

说明书

一种新型的SPI总线系统，其包括：一个主控制器、至少一个节点选择逻辑模块、至少一个从设备和包含5根线缆的串行总线(时钟线CLK、下行数据线MOSI、上行数据线MISO、片选控制线CS、地址选择线CSA)。所述的主控制器通过接口连接在5根线缆的一端，所述的节点选择逻辑模块采用T型方式接入CS线、CAS线、CLK线、MOSI线，所述的从设备采用T型方式接入CLK线、MISO线缆，与主控制器相连的MOSI线采用菊花链拓扑连接方式，MOSI线经过本级节点选择逻辑模块连接到下一级节点选择逻辑模块和本级从设备，所述的从设备通过CS线连接到本级的节点选择逻辑模块，所述的从设备采用T型方式接入到本级节点选择逻辑模块和下级节点选择逻辑模块之间的MISO线缆。

技术领域

本发明涉及一种串行总线系统，尤其是涉及串行外设接口SPI总线电路系统，适用于单片机系统中非中断设备总线控制，属于电子电路技术领域。

背景技术

在一般单片机系统中，主控制器需要实现数据计算、信号采集、数据存储等功能，但是在多数系统中，单片机的片内资源并不能满足系统需求，需要进行一定程度的扩展，例如需要连接RAM(随机存取存储器)、EEPROM(带电可擦可编程只读存储器)、FlashROM(快速擦写只读编程器)、A/D转换器(模数转换器)、D/A转换器(数模转换器)等、LED/LED显示驱动器、I/O接口芯片、实时时钟、UART收发器等进行扩展。

通常情况下，外部模块采用总线方式进行模块扩展，总线分为串行总线和并行总线两大类，串行总线相对于并行总线来说，数据带宽较低，但是优点在于总线线缆数量较少，易于设计。目前串行总线系统已经被大量应用于各种数据存储、数据采集和运动控制等领域。

其中，SPI(串行外设接口)总线被广泛应用于板级设备通讯设计。目前，各半导体公司推出了大量的带有SPI接口的具有各种功能的芯片，为用户的外围扩展提供了极其灵活且经济的选择。在单片机系统扩展过程中，每个从片的SPI接口仅仅需要从主片的I/O接口引出四根线，这四根线分别为时钟线(CLK)、下行数据线(MOSI)、上行数据线(MISO)、片选控制线(CS)。其中CLK线、MOSI线、MISO线是公用线，也就是说所有的从片与主片之间通讯的这三根线是一样的；而CS线则是私用线，也就是说每个从片与主片通讯时都需要单独配备一根CS线。综上，采用SPI总线系统可以简化电路设计，节省很多常规电路中的接口器和I/O口线，提高设计的可靠性。

但是，从上文的描述中也能总结出标准SPI总线系统的弊端。由于CS线是私用线，每个从片与主片之间都需要单独配备一根CS线，这就会使得SPI总线系统在扩展时受到主片I/O接口数量的限制，最终导致主片无法连接更多的从片进行扩展，严重限制了系统的发展性能。

为了解决以上标准的SPI总线在挂载多个从片时，对于主片的I/O接口的需求量过大，从而导致系统不足的问题，本发明提出一种新型的SPI总线系统及其通讯方法。采用本发明的新型SPI总线系统及通讯方法，可以简化标准SPI总线系统的电路设计，大大减少从片对主片的I/O接口的需求量，同时能够实现无限量从片数量的动态扩展。

发明内容

本发明的目的在于解决以上现有技术上存在的缺陷，即因为主片的I/O端口数量有限，而导致的标准SPI系统无法动态扩展从片的问题。有鉴于此，本发明提供一种新型的SPI总线系统及其通讯方法。