[发明专利]一种四线串行外设接口通信协议设计的方法

说明书

本发明公开了一种四线串行外设接口通信协议设计的方法，包括S1、主机和从机的串行外设接口配置；S2、数据传输：MOSI将数据从主机发送到从机，MISO将数据从从机发送到主机，主机发送时钟信号，并通过从设备使能信号选择从机；S3、时钟极性和时钟相位：在串行外设接口中，主机选择时钟极性和时钟相位；S4、多从机配置：包括采用常规串行外设接口模式和菊花链模式；S5、串行外设接口的开关与多路转换器减少所需的通用输入输出接口数量。本发明提出的四线串行外设接口通信协议的吞吐速率达到约40 Mbps，是双线SPI吞吐量提高了两倍，四线SPI的外部闪存芯片采用较小的封装，可减少印制电路板空间，从而有助于简化印制电路板设计并减少通用输入输出。

技术领域

本发明涉及车载SOC间通信技术领域，尤其涉及一种四线串行外设接口通信协议设计的方法。

背景技术

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是微控制器和外围IC（如传感器、ADC、DAC、 移位寄存器、SRAM等）之间使用最广泛的接口之一， SPI设备间通信也是采用主从形式工作，通常一个主设备可以互联一个或多个从设备，来自主机或从机的数据在时钟上升沿或下降沿同步，主机和从机可以同时传输数据。目前单、双线SPI存在吞吐效率低的问题，单线SPI适用于大多数情况，大多数单个SPI串行吞吐速率达到10 Mbps左右，单个SPI并行吞吐速率范围为10–24 Mbps，但是一条数据线将无法以SPI最快的速度发送数据；双SPI具有双I/O接口，与标准串行闪存设备相比，其传输速率可提高一倍。MISO和MOSI数据引脚以半双工模式运行，每个时钟周期发送两个位，MOSI线变为IO0，而MISO线变为IO1，但双SPI串行吞吐量也只能达到20 Mbps左右的速率，SoC芯片是一种集成电路的芯片，被广泛应用于智能汽车上，而SPI的串行吞吐量低的问题，严重制约了车载SOC间通信的传输效率。

为此，我们设计出了一种四线串行外设接口通信协议设计的方法来解决以上问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的单、双线SPI存在吞吐效率低的缺点，而提出的一种四线串行外设接口通信协议设计的方法，其目的是提升SPI吞吐效率。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种四线串行外设接口通信协议设计的方法，所述通信协议设计的方法如下：

S1、主机和从机的串行外设接口配置：四线串行外设接口包括时钟信号、由主设备控制的片选信号、用于主设备数据输出，从设备数据输入和主设备数据输入，从设备数据输出，来自主机的片选信号用于选择从机，片选信号是一个低电平有效信号，拉高时从机与串行外设接口总线断开连接，当使用多个从机时，主机为每个从机提供单独的片选信号；

S2、数据传输：MOSI将数据从主机发送到从机，MISO将数据从从机发送到主机，主机发送时钟信号，并通过片选信号选择从机；

S3、时钟极性和时钟相位：在串行外设接口中，主机选择时钟极性和时钟相位，在空闲状态期间，时钟的极性位设置时钟信号的极性，时钟相位位选择时钟，根据时钟相位位的状态，使用时钟上升沿或下降沿来采样和/或移位数据，主机根据从机的要求选择时钟极性和时钟相位，根据时钟极性和时钟相位位的选择，采用四种串行外设接口模式；

S4、多从机配置：包括采用常规串行外设接口模式和菊花链模式，在常规串行外设接口模式下，主机需要为每个从机提供单独的片选信号，在菊花链模式下，所有从机的片选信号连接在一起，数据从一个从机传播到下一个从机；

S5、串行外设接口的开关与多路转换器：支持串行外设接口的开关或多路复用器减少所需的通用输入输出接口数量，采用微控制器用作通用输入输出接口开关的控制信号。

优选的，S2中，所述数据传输，主机发送时钟信号，并通过片选信号选择从机，采用低电平有效信号，且主机在所述低电平有效信号上发送逻辑0以选择从机。