[发明专利]一种适用于MEMS传感器信号处理的专用串行接口

说明书

本发明公开了一种适用于MEMS传感器信号处理的专用串行接口，可以实现主设备与MEMS传感器间的SPI写入数据和SPI读取数据。本发明能够实现MEMS传感器处理电路芯片与外部设备间的数据、地址及操作信号的相互转换、全双工的同步串行数据传送；本发明的接口方式可完成芯片存储器参数配置、实时数据读取、内部模块监控等功能，并且只需要一次写操作即可批量完成芯片参数配置，其他接口方式可能还需要多次写入变更地址操作；而在读取操作中，通过专用的数据有效指示信号，保证传感器数据有效完整输出，操作简单快捷，方便有效。

技术领域

本发明属于MEMS传感器信号处理电路技术领域，具体涉及一种适用于MEMS传感器信号处理的专用串行接口。

背景技术

近年来，随着MEMS领域的快速发展，传感器被广泛应用在手机、船舶、惯性导航等领域。由于数字式处理电路对外部温度的变化较为不敏感，且引入噪声更小，因此目前主要的MEMS传感器信号处理电路均为数字式。数字式处理电路其输出结果为数字信号，需要有相应的接口电路来完成。

常用的接口电路以I2C或SPI的方式去输出数据。I2C总线虽然只需要一根数据线和一根时钟线就可以完成通讯，但是其传输速度较慢，且操作较复杂。而SPI接口的操作简单，只需4根线即可完成全双工数据通讯，但是由于SPI接口没有标准协议，大部分厂商都是按照Motorola的SPI的接口定义来设计的，因此各公司的产品在SPI接口技术上会有差异，会出现不匹配的现象。并且在MEMS传感器信号处理电路中，片上存储器带来的相应操作也会使得现有的标准接口难以一一满足处理电路的工作需求。

发明内容

本发明针对以上现有技术的不足，提供了一种基于SPI的适用于MEMS传感器信号处理的专用串行接口。通过该接口，可完成MEMS传感器信号处理电路的参数配置、数据采集以及模块工作状态监控等功能，操作简单快捷，同时可有效避免通讯传输数据错位或丢失，提高系统的工作效率。

为达到上述目的，采用的技术方案是：

一种适用于MEMS传感器信号处理的专用串行接口，其特征是，包括MISO、MOSI、SCLK、CSB四根信号线，实现主设备与MEMS传感器间的SPI写入数据和SPI读取数据；

SPI写入数据时，主设备通过CSB信号线将MEMS传感器片选信号置低电平，从MOSI信号线端发送包含SPI写命令和SPI地址的第一个字节，再从MOSI信号线的第二个字节开始写入数据，写入的数据共有N*8bits，N≤9，写入数据每隔8bits其SPI地址自动加1，直至片选信号置高电平，写数据结束；

SPI读取数据时，主设备通过CSB信号线将MEMS传感器片选信号置低电平，从MOSI信号线端发送包含SPI读命令和SPI地址的第一个字节，从第二个字节开始，主设备MOSI信号线端不再发送信号，由MEMS传感器的MISO信号线端将读取数据返回至主设备，直至片选信号置高电平，读取数据结束。

SPI写入数据时，片选信号在整个写数据过程保持低电平不变。

通过MOSI信号线端的写入数据依次为输入数据、存储器地址和存储器写命令。

输入数据存放于SPI地址6至地址9的寄存器中；存储器地址存放于SPI地址10的寄存器中；存储器写命令存放于SPI地址11的寄存器中。

SPI写命令为4位二进制数0111。

SPI读命令为4位二进制数0101。

MEMS传感器输出数据存放于SPI地址0至地址4的寄存器中。

读取的数据以N*8bits的格式输出，N≤9。

主设备发送的每一帧SPI读取指令的频率大于MEMS传感器输出数据频率。