SPI扩展片选数目和增强读写响应时间灵活性的方法技术

本发明专利技术公开了SPI扩展片选数目和增强读写响应时间灵活性的方法。包括，主设备，SPI控制器，控制字处理模块，从设备。所述系统采用SPI协议进行通信。为实现片选扩展，将控制字进行扩展，在原有控制字前加入N Byte的片选字节。控制字处理模块接收MOSI端口的控制指令后，解码出其中的片选信息并拉低相应的片选端口。为增加从设备的响应时间，在SPI控制器发送读指令时，在地址字节后加入无效控制字节。从设备在无效控制字节的下一时钟周期向主设备发送数据流。采用本发明专利技术方法，片选数可以扩展到256

【技术实现步骤摘要】
SPI扩展片选数目和增强读写响应时间灵活性的方法


[0001]本专利技术属于SPI通信领域，尤其涉及一种SPI扩展片选数目和增强读写响应时间灵活性的方法。

技术介绍

[0002]SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)是一种高速全双工通信总线。其在芯片管脚上只占用四根线，因此节约了芯片的管脚，同时为印制电路板的布局节省了空间。正是出于这种简单易用的性质，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议。
[0003]SPI以主从方式工作，这种工作模式通常有一个主设备和一个或多个从设备。SPI没有明文标准，只是一种事实标准，对通信操作的实现只作一般的抽象描述，芯片厂商与驱动开发者通过data sheets和application notes沟通实现上的细节。
[0004]SPI通信存在以下两个问题：
[0005]问题一：SPI接口信号包括SCLK、MOSI、MISO和CS。CS为从设备片选信号，连接N个从设备需要N个片选端口。目前一般一个SPI通道仅能实现4个从设备的片选。当从设备较多时，SPI无法实现正常通信。
[0006]问题二：在通过SPI进行读操作时，要求从设备在地址字节结束的下一时钟周期就要向主设备发送数据，从设备在接收控制信息和发送数据信息之间没有响应时间，容易出现时序错误。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种SPI扩展片选数目和增强读写响应时间灵活性的方法,以解决从设备较多时，SPI无法实现正常通信和从设备在接收控制信息和发送数据信息之间没有响应时间，容易出现时序错误的技术问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0009]一种SPI扩展片选数目和增强读写响应时间灵活性的方法，包括主设备、SPI控制器、控制字处理模块和从设备，读过程和写过程；
[0010]所述读过程包括以下步骤：
[0011]步骤1、主设备利用SPI控制器通过MOSI发送读指令对应的控制信号，控制信号包括片选字节，模式选择字节，地址字节和无效控制字节；片选字节用于表示主设备所选择进行通信的从设备的序号，模式选择字节用于表示该控制信号为读指令，地址字节用于寻址，无效控制字节本身不传递任何有效信息；
[0012]步骤2、控制字处理模块对控制信息中的片选字节进行解码，分析出主设备选择进行通信的从设备；
[0013]步骤3、控制字处理模块根据分析出的片选信息拉低与通信从设备所对应的片选端口；
[0014]步骤4、控制字处理模块将模式选择字节，地址字节和无效控制字节经由Dout端口
发送至从设备的MOSI端口；
[0015]步骤5、从设备接收到有效控制信息，即模式选择字节和地址字节，后在无效控制字节结束的下一时钟周期进行相应的读操作，即将准备好的数据通过MISO端口传输到控制字处理模块；
[0016]步骤6、控制字处理模块接收读数据后，通过MISO_o端口将数据传送到SPI控制器的MISO端口；
[0017]步骤7、主设备接收读到的数据，完成一次读操作；
[0018]所述写过程包括以下步骤：
[0019]步骤a、主设备利用SPI控制器通过MOSI发送写指令对应的控制信号和需要写入从设备的数据，控制信号包括片选字节，模式选择字节和地址字节；片选字节用于表示主设备所选择进行通信的从设备的序号，模式选择字节用于表示该控制信号为写指令，地址字节用于寻址；
[0020]步骤b、控制字处理模块对控制信息中的片选字节进行解码，分析出主设备选择进行通信的从设备；
[0021]步骤c、控制字处理模块根据分析出的片选信息拉低与通信从设备所对应的片选端口；
[0022]步骤d、控制字处理模块将模式选择字节，地址字节和需要写入从设备的数据经由Dout端口发送至从设备的MOSI端口；
[0023]步骤e、从设备接收到模式选择字节，地址字节和数据信息，从设备根据地址字节中的地址信息进行寻址，写入对应的数据信息，完成一次写操作。
[0024]进一步的，所述读过程中步骤3的具体步骤为每一个从设备的片选端口CS都与控制字处理模块的一个片选端口相连接；控制字处理模块对主设备发送来的片选字节进行译码操作，根据片选字节中的数据对应拉高一个片选端口，被拉高的片选端口所连接的从设备即为主设备所选择进行通信的对象。
[0025]进一步的，所述写过程中步骤c的具体步骤为每一个从设备的片选端口CS都与控制字处理模块的一个片选端口相连接，控制字处理模块对主设备发送来的片选字节进行译码操作，根据片选字节中的数据对应拉高一个片选端口，被拉高的片选端口所连接的从设备即为主设备所选择进行通信的对象。
[0026]本专利技术的SPI扩展片选数目和增强读写响应时间灵活性的方法，具有以下优点：
[0027]1、本专利技术通过在控制信号中加入片选字节来传递片选信息，而不再使用片选端口进行片选。好处是既能节省端口(减少SPI通信占用的管脚数)又可增加片选数，提高了SPI通信的稳定性。
[0028]2、本专利技术在控制信号中加入无效控制字节。无效控制字节不传递任何信息，也就是说在接收无效控制字节这段时间内，从器件不需要去处理这个控制字节，而是把这段时间作为读指令的响应时间。无效控制字的字节数越大，从器件的响应时间越长。好处是增加从设备的响应时间，提高SPI通信的稳定性和稳定性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的系统框架图；
[0030]图2为本专利技术实施例中从设备为SPI flash芯片M25P64时片选扩展方法的控制字；
[0031]图3为本专利技术实施例中从设备为SPI flash芯片M25P64时片选扩展方法的时序图；
[0032]图4为本专利技术实施例中从设备为SPI flash芯片M25P64时增强读写响应时间方法的控制字；
[0033]图5是本专利技术实施例中从设备为SPI flash芯片M25P64时增强读写响应时间方法的时序图；
具体实施方式
[0034]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术一种SPI扩展片选数目和增强读写响应时间灵活性的方法做进一步详细的描述。
[0035]如图1所示，系统包括主设备、SPI控制器、控制字处理模块和从设备。其中SPI控制器是主设备中用于SPI通信的模块，主要作用是向从设备发送SPI指令和接收从设备发送给主设备的数据。控制字处理模块主要用于处理主设备发送的控制信号，解码出片选信息，并将除片选字节外的控制信号发送到从设备的MOSI端口。其中MOSI(Master Out SlaveIn)是主设备数据输出和从设备数据输入的端口，用于主设备到从设备的数据传输；MISO(Master In Slave Out)是主设备数据输入和从设备数据输出的端口，用于从设备到主设备的数据传输；SCLK(SPI Clock)是由主设备产生的时钟信号；CS：设备选择线(片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SPI扩展片选数目和增强读写响应时间灵活性的方法，包括主设备、SPI控制器、控制字处理模块和从设备，其特征在于，包括读过程和写过程；所述读过程包括以下步骤：步骤1、主设备利用SPI控制器通过MOSI发送读指令对应的控制信号，控制信号包括片选字节，模式选择字节，地址字节和无效控制字节；片选字节用于表示主设备所选择进行通信的从设备的序号，模式选择字节用于表示该控制信号为读指令，地址字节用于寻址，无效控制字节本身不传递任何有效信息；步骤2、控制字处理模块利用译码器对控制信息中的片选字节进行解码，分析出主设备选择进行通信的从设备；步骤3、控制字处理模块根据分析出的片选信息拉低与通信从设备所对应的片选端口；步骤4、控制字处理模块将模式选择字节，地址字节和无效控制字节经由Dout端口发送至从设备的MOSI端口；步骤5、从设备接收到有效控制信息，即模式选择字节和地址字节，后在无效控制字节结束的下一时钟周期进行相应的读操作，即将准备好的数据通过MISO端口传输到控制字处理模块；步骤6、控制字处理模块接收读数据后，通过MISO_o端口将数据传送到SPI控制器的MISO端；步骤7、主设备接收读到的数据，完成一次读操作；所述写过程包括以下步骤：步骤a、主设备利用SPI控制器通过MOSI发送写指令对应的控制信号和需要写入从设备的数据，控制信号包括片选字节，模式选择字节和地址字节；片选字节用于表示主...

【专利技术属性】
技术研发人员：张在琛，张兆涵，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：