[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

说明书

本发明公开了一种MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法，以解决现有技术没有充分利用SPI全双工及总线的特性，无法实时可靠传输不定长数据，且MCU与FPGA的通信速度未得到有效提高的问题。本发明的MCU端作为主机通过SPI向多个FPGA端不断循环发送子数据，多个FPGA端作为从机在收到主机的使能信号后，也通过SPI向MCU端不断循环发送子数据。双方接收到子数据后根据第1字节判断数据性质，无效则直接丢弃，重发申请则重新发送子数据，有效则判断校验位是否正确，不正确则申请重发，正确则根据第2～3字节计算帧数据长度，并组成完整的一帧数据。

技术领域

本发明涉及一种MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法。

背景技术

在通信领域，使用FPGA联合其他架构的芯片处理数据是常见场景，而SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写，是一种高速的、全双工、同步的通信总线，其占用引脚数较少，数据传输速率较高，逻辑相对超高速接口来说较为简单，因此，可用于MCU与FPGA进行全双工通信。

目前，MCU与多个FPGA间使用SPI主要是进行寄存器的读写及数据的连续读取，并没有充分利用其全双工及总线的特性，无法实时可靠传输不定长数据，且MCU与FPGA的通信速度未得到有效提高，具体从以下三方面进行说明：

(1)实时全双工

SPI通信受限于主从关系，在主机发送数据的时候，主机同时读取数据，在主机不发送数据的时候，从机无法发送数据，在主机与多个从机相连时无法有效实时双工通信。

(2)可靠传输不定长数据

主机发送数据的同时读取从机发送的数据，在不知道从机发送数据长度的情况下无法准确接收全部数据，且SPI没有检错机制，无法进行可靠传输。

(3)MCU与FPGA的通信速度

MCU通过SPI向FPGA发送数据，根据SPI的模式及协议的不同，FPGA接收数据的速度不同，只有合适的模式及协议才能有效提高通信速度。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的MCU与多个FPGA间使用SPI主要是进行寄存器的读写及数据的连续读取，并没有充分利用其全双工及总线的特性，无法实时可靠传输不定长数据，且MCU与FPGA的通信速度未得到有效提高的问题，而提供了一种MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种MCU与多个FPGA使用SPI进行实时全双工可靠通信的方法，其特殊之处在于：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；