用于增强SPI通信的方法和系统技术方案

一种从设备包括带有模式检测电路的SPI总线，该模式检测电路被配置为检测已由主设备应用的SPI操作模式。该从设备被配置为能够根据对由该主设备应用的SPI操作模式的检测来在第一模式或第二模式下操作。一模式或第二模式下操作。一模式或第二模式下操作。

Method and system for enhancing SPI communication

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强SPI通信的方法和系统
[0001]相关专利申请
[0002]本申请要求于2020年3月24日提交的共同拥有的美国临时专利申请号62/993,959的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文以用于所有目的。


[0003]本公开涉及串行通信协议，特别是通过同步串行外围接口(SPI)使用多种模式对不同的数据流进行多路复用。

技术介绍

[0004]常规的串行接口通过一条或多条数据线以串行方式传输数据。SPI接口是使用单独数据线和时钟线的串行接口。传输是单向的，因此提供了单独的发送数据线和接收数据线。SPI接口是在微控制器中用于与外部设备通信的非常常见的接口。因此，这些接口也可以用于多个独立设备中，诸如模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、传感器设备、发送器和接收器，以及需要与微处理器、微控制器或FPGA通信的任何其他类型的设备。
[0005]许多设备，诸如ADC(例如SAR ADC)，具有非常简单的4线SPI接口，其带有片选线(CS)、时钟线(SCK)、数据输入线(SDI)和数据输出线(SDO)。随着越来越多的功能(诸如转换后的数据的数字后处理)被添加到ADC设备中，需要一个合适的R/W寄存器接口，以允许用户对部件进行编程或启用/禁用功能等。其他外围设备可能具有类似的要求。

技术实现思路

[0006]因此，需要在SPI顶部上提供此类功能的改进的低开销的多个数据流。
[0007]根据某些实施方案，公开了一种从设备，该从设备包括带有模式检测电路的串行外围接口(SPI)模块，该模式检测电路被配置为检测已由主设备应用的SPI操作模式，其中该从设备被配置为能够根据对该主设备所应用的该SPI操作模式的检测而在第一模式或第二模式下操作。
[0008]根据另一个实施方案，该模式检测电路可包括从该主设备接收片选信号和时钟信号的边沿和信号检测电路。根据另一个实施方案，当该片选信号从断言状态转变为空闲状态时，该边沿和信号检测电路可以评估该时钟信号的状态。根据另一个实施方案，第一模式可以是功能模式，其中从主设备接收指示该第一模式控制该外围从设备的主要功能的信号。根据另一个实施方案，该外围从设备可以是模数转换器，并且该第一模式是转换模式。根据另一个实施方案，由该主设备选择第一SPI操作模式可以触发该模数转换器的至少一次转换的开始。根据另一个实施方案，第二模式可以是允许对该从设备进行配置并访问该从设备的寄存器的命令模式。根据另一个实施方案，在由该从设备识别该第二模式之后，该从设备可以被配置为预期信号线中关于数据的命令。根据另一个实施方案，该从设备可以被进一步配置为能够在单一模式或菊花链模式下操作，其中通过专用命令来执行模式切换。根据另一个实施方案，在单一模式下，一旦接收到的最后一位，就由该从设备评估所接
收的命令，并且其中在菊花链模式下，仅在对片选信号进行解除断言之后才由该从设备评估所接收的命令。根据另一个实施方案，该从设备可被进一步被配置为能够通过该主设备的数据输出线上的逻辑状态在第三模式下操作，其中该第三模式是菊花链模式中的命令模式。
[0009]根据另一个实施方案，公开了一种系统，该系统包括主设备和与该主设备的串行外围接口(SPI)模块以菊花链拓扑结构耦接的多个从设备，其中每个从设备包括SPI模块并且进一步包括模式检测电路，该模式检测电路被配置为检测已由该主设备应用的SPI操作模式，其中每个从设备被配置为能够根据对该主设备通过时钟信号和片选信号所应用的该SPI操作模式的检测而在第一模式或第二模式下操作。
[0010]根据上述系统的另一个实施方案，第一模式可以是功能模式，其中执行该从设备的主要功能，并且其中第二模式是允许对该从设备进行配置并访问该从设备的寄存器的命令模式。根据上述系统的另一个实施方案，由从设备在命令模式下所接收的专用命令可使得该设备进入菊花链模式。根据上述系统的另一个实施方案，在处于菊花链模式的情况下，每个从设备在保持处于命令模式时仅在该主设备对片选信号解除断言的情况下才评估所接收的命令。
[0011]根据另一个实施方案，公开了一种操作通过串行外围接口(SPI)模块与主设备耦接的从设备的方法，该方法可包括：由该从设备检测已由主设备所应用的SPI操作模式，其中该从设备被配置为能够在第一模式或第二模式下操作；以及根据对由该主设备应用的该SPI操作模式的检测来在该第一模式或该第二模式下操作该从设备。
[0012]根据上述方法的另一个实施方案，该方法可以进一步包括接收和分析来自该主设备的片选信号和时钟信号以确定是否已应用所述第一模式或所述第二模式，其中当该片选信号从断言状态转变为空闲状态时，评估该时钟信号的状态。根据上述方法的另一个实施方案，第一模式可以是功能模式，其中执行该从设备的主要功能，并且其中第二模式是允许对该从设备进行配置并访问该从设备的寄存器的命令模式。根据上述方法的另一个实施方案，该方法可以进一步包括将该从设备配置为在单一模式或菊花链模式下操作，其中通过在命令模式期间所接收的专用命令来执行模式切换。
[0013]根据另一个实施方案，公开了一种用于操作系统的方法，该系统包括主设备和与该主设备的串行外围接口(SPI)模块以菊花链拓扑结构耦接的多个从设备，其中每个从设备包括SPI模块，并且进一步包括模式检测电路，该模式检测电路被配置为检测已由该主设备应用的SPI操作模式，该方法可包括：由该主设备通过该SPI模块发送指示所选择的SPI操作模式的信号；以及由每个从设备以菊花链方式接收所述信号，并且由每个从设备根据对由该主设备应用的该SPI操作模式的检测，确定在第一模式或第二模式下操作。
[0014]根据上述方法的另一个实施方案，由从设备在命令模式下所接收的专用命令可使得该设备进入菊花链模式。根据上述方法的另一个实施方案，在处于菊花链模式的情况下，每个从设备在保持处于命令模式时仅在该主设备对片选信号解除断言的情况下才评估所接收的命令。
附图说明
[0015]图1示出了常规的SPI总线电路。
[0016]图2示出了包括SPI总线的微控制器。
[0017]图3a示出了具有一个主设备和两个可单独访问的从设备的系统。
[0018]图3b示出了具有菊花链拓扑结构的一个主设备和两个从设备的系统。
[0019]图4示出了从设备SPI总线的实施方案。
[0020]图5至图8示出了各种时序图。
[0021]图9示出了根据本文所述方法的各种实施方案的流程图。
具体实施方式
[0022]根据一个实施方案，可以提供一种多路复用机制，该多路复用机制允许从设备(例如，模数转换器(ADC))(i)向主设备发送转换数据，以及(ii)授予对使用相同硬件接口的读/写(R/W)寄存器的访问权限(该硬件接口由片选(CS)信号线、串行数据输入(SDI)信号线、串行数据输出(SDO)信号线和串行时钟(SCK)信号线组成)。
[0023]根据各种实施方案，协议被设计成重新考虑现有技术SPI 4引脚的功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从设备，所述从设备包括串行外围接口(SPI)模块，还包括模式检测电路，所述模式检测电路被配置为检测已由主设备应用的SPI操作模式，其中所述从设备被配置为能够根据对由所述主设备应用的所述SPI操作模式的所述检测而在第一模式或第二模式下操作。2.根据权利要求1所述的从设备，其中所述模式检测电路包括从所述主设备接收片选信号和时钟信号的边沿和信号检测电路。3.根据权利要求2所述的从设备，其中当所述片选信号从断言状态转变为空闲状态时，所述边沿和信号检测电路对所述时钟信号的状态进行评估。4.根据权利要求1至3中任一项所述的从设备，其中第一模式是功能模式，并且其中从所述主设备接收指示所述第一模式控制外围从设备的主要功能的信号。5.根据权利要求1至4中任一项所述的从设备，其中所述外围从设备是模数转换器，并且所述第一模式是转换模式。6.根据权利要求5所述的从设备，其中由所述主设备选择第一SPI操作模式触发所述模数转换器的至少一次转换的开始。7.根据权利要求1至6中任一项所述的从设备，其中第二模式是允许对所述从设备进行配置并访问所述从设备的寄存器的命令模式。8.根据权利要求7所述的从设备，其中在由所述从设备识别所述第二模式之后，所述从设备被配置为预期信号线中关于数据的命令。9.根据权利要求7至8中任一项所述的从设备，其中所述从设备进一步被配置为能够在单一模式或菊花链模式下操作，其中通过专用命令来执行模式切换。10.根据权利要求9所述的从设备，其中在单一模式下，一旦接收到所述命令的最后一位，就由所述从设备评估所接收的命令，并且其中在菊花链模式下，仅在对片选信号进行解除断言之后才由所述从设备评估所接收的命令。11.根据权利要求1至10中任一项所述的从设备，其中所述从设备进一步被配置为能够通过所述主设备的数据输出线上的逻辑状态在第三模式下操作，其中所述第三模式是菊花链模式中的命令模式。12.根据权利要求1至11中任一项所述的从设备，其中所述从设备进一步被配置为能够通过时钟信号和片选信号在所述第一模式或所述第二模式下操作，通过所述主设备的数据输出线上的逻辑状态在第三模式下操作，其中所述第三模式是菊花链模式中的命令模式。...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：微芯片技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：