[发明专利]支持SPI通信的电平转换电路及电平转换方法

说明书

本发明提供了一种支持SPI通信的电平转换电路及电平转换方法，包括：电平转换电路中的MCU的SPI接口与DSP的SPI接口连接，DSP的SPI接口与EEPROM的SPI接口连接，MCU的GPIO接口与DSP连接；MCU通过控制GPIO接口输出的电平状态选择通信链路；MCU的SPI接口与DSP的SPI接口之间的每根连接线分别与上拉电阻的一端、下拉电阻的一端连接，上拉电阻的另一端与外部电源连接，下拉电阻的另一端接地，上拉电阻和下拉电阻用于在进行通信链路的选择时，进行MCU与DSP之间的电平转换，以实现MCU和DSP不同电平兼容对EEPROM的通信。本发明是通过在MCU的SPI接口与DSP的SPI接口之间的每根连接线上分别连接上拉电阻和下拉电阻的方式实现的电平转换，成本低，电路结构简单，占用空间小，可靠性好。

技术领域

本发明涉及PAM4光模块的技术领域，尤其是涉及一种支持SPI通信的电平转换电路及电平转换方法。

背景技术

PAM4是PAM(Pulse Amplitude Modulation，脉冲幅度调制)调制技术的一种。PAM信号是继NRZ(Non-Return-to-Zero，不归零)后的热门信号传输技术，也是多阶调制技术的代表，可以有效提升带宽利用效率，当前已被广泛应用在高速信号互连领域。NRZ信号采用高、低两种信号电平表示数字逻辑信号的1、0，每个时钟周期可以传输1bit的逻辑信息。PAM4信号采用4个不同的信号电平进行信号传输，每个时钟周期可以传输2bit的逻辑信息，即00、01、10、11。因此，在同样波特率条件下，PAM4信号比特速率是NRZ信号的2倍，传输效率提高一倍，同时还可有效降低成本。因其高效的传输效率，IEEE(Institute of Electricaland Electronics Engineers，电气电子工程师协会)以太网标准组802.3已确定在400GE/200GE/50GE接口中的物理层采用50Gbps/lan(简称50G)PAM4编码技术。

PAM4光模块中，SPI(Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口)采用4线通信，分别是SCK(串行时钟)、SS_N(片选)、MISO(主数据输入)和MOSI(主数据输出)。其中，MCU(Micro Control Unit，微控制单元)端和DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)端都是Master(主)端，EEPROM(Electrically-Erasable Programmable Read-OnlyMemory，电子抹除式可复写只读存储器)端是Slave(从)端，MCU、DSP、EEPROM的SPI接口都接到一起，但在同一时间，MCU和DSP的Master端只有一种是工作的，要么MCU的Master工作，要么DSP的Master工作，Master端工作切换，由MCU通过GPIO控制DSP完成。

在现有的PAM4光模块中，由于DSP的SPI通信高电平是1.6V～2.2V，MCU的SPI通信高电平是1.8V～3.6V，但PAM4光模块MCU外部采用3.3V供电，此时MCU的SPI通信输出高电平是3.3V，EEPROM的SPI通信高电平是1.6V～5.0V，此时为了与DSP、MCU兼容高电平，EEPROM采用高电平2.0V SPI通信和供电，但MCU输出的高电平是3.3V，DSP高电平最大值是2.2V，这时容易损坏DSP，造成通信异常。

为了避免SPI通信异常，现有技术中有专门支持SPI通信电平直接转换的芯片，但成本贵，还要增加外围电路，对板子空间占用多，不方便PCB布板；另外，虽然有些芯片标记有可以进行电平转换的字样，但在真正进行SPI通信时，不稳定，风险大。

综上，现有的为实现SPI通信而设计的电平转换电路存在成本高，结构复杂以及可靠性差的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种支持SPI通信的电平转换电路及电平转换方法，以缓解现有的为实现SPI通信而设计的电平转换电路成本高，结构复杂以及可靠性差的技术问题。