[发明专利]MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法

权利要求书

1.一种MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法，其特征在于：MCU端与多个FPGA端通过SPI同时进行步骤1和2；

步骤1、MCU端向多个FPGA端发送数据；

步骤1.1、MCU端判断是否需要发送帧数据；若是，则MCU端将帧数据按照传输协议的数据格式构建多个子数据；若否，则MCU端将任意数据按照传输协议的数据格式构建多个子数据；所述子数据的长度为M；所述传输协议的数据格式如下：第1字节为数据性质，第2～3字节为帧数据长度，第4～(M-1)字节为所发送数据，第M字节为校验位；所述数据性质包括有效数据、无效数据和重发申请；其中，M≥5；

步骤1.2、MCU端作为主机通过SPI向多个FPGA端不断循环发送子数据；

步骤1.3、每个FPGA端接收子数据，并根据第1字节判断数据性质；若数据性质为有效，执行步骤1.4；若数据性质为无效，结束；若数据性质为重发申请，则重新发送子数据；

步骤1.4、FPGA端判断第M字节是否正确；若是，执行步骤1.5；若否，向MCU端发送指令申请重发；

步骤1.5、FPGA端根据第2～3字节计算帧数据长度；

步骤1.6、FPGA端根据帧数据长度，将多个子数据中的第4～(M-1)字节依次组成完整的一帧数据，结束；

步骤2、多个FPGA端向MCU端发送数据；

步骤2.1、FPGA端判断是否需要发送帧数据；若是，则FPGA端将帧数据按照传输协议的数据格式构建多个子数据；若否，则FPGA端将任意数据按照传输协议的数据格式构建多个子数据；所述子数据的长度为M；所述传输协议的数据格式如下：第1字节为数据性质，第2～3字节为帧数据长度，第4～(M-1)字节为所发送数据，第M字节为校验位；所述数据性质包括有效数据、无效数据和重发申请；其中，M≥5；

步骤2.2、多个FPGA端作为从机通过SPI向MCU端不断循环发送子数据；

步骤2.3、MCU端接收子数据，并根据第1字节判断数据性质；若数据性质为有效，执行步骤2.4；若数据性质为无效，结束；若数据性质为重发申请，则重新发送子数据；

步骤2.4、MCU端判断第M字节是否正确；若是，执行步骤2.5；若否，向FPGA端发送指令申请重发；

步骤2.5、MCU端根据第2～3字节计算帧数据长度；

步骤2.6、MCU端根据帧数据长度，将多个子数据中的第4～(M-1)字节依次组成完整的一帧数据，结束。

2.根据权利要求1所述的MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法，其特征在于：

所述步骤1.1中，MCU端有帧数据要发送时，子数据的第1字节数据性质为有效数据；MCU端没有帧数据要发送时，子数据的第1字节数据性质为无效数据；

所述步骤2.1中，FPGA端有帧数据要发送时，子数据的第1字节数据性质为有效数据；FPGA端没有帧数据要发送时，子数据的第1字节数据性质为无效数据。

3.根据权利要求2所述的MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法，其特征在于：

所述步骤1.1中，有效数据为0xAA，无效数据为0xAB，重发申请为0xAC；

所述步骤2.1中，有效数据为0xAD，无效数据为0xAE，重发申请为0xAF。

4.根据权利要求3所述的MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法，其特征在于：

所述步骤1.1中，M＝140；

所述步骤2.1中，M＝140。

5.根据权利要求4所述的MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法，其特征在于：

所述步骤1.2中，MCU端使用DMA循环发送子数据。

6.根据权利要求1至5任一所述的MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法，其特征在于：

所述FPGA端根据MCU端的片选高低使能接收子数据，具体步骤如下：

当MCU端的片选为低电平时，FPGA端在时钟的第一个上升沿接收子数据，在时钟的第一个下降沿将子数据存入移位寄存器中。

7.根据权利要求6所述的MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法，其特征在于：

所述SPI主频为84MHz。