[发明专利]基于SPI总线的通讯方法、通讯系统和通讯路由装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及SPI(serial peripheral interface，串行外围设备接口) 总线控制，具体涉及一种基于SPI总线的通讯方法和通讯系统。

【背景技术】

SPI总线系统是同步串行外设接口，是一种常用的工业标准总线，通 过它可以使主机与各种外围设备以串行方式进行信息交换。例如，医疗领 域的超声诊断系统一般配备多个探头，为了标识探头，可以为每个探头配 备用于存储探头的ID码等信息的非易失存储器或逻辑器件，将这些存储器 件作为从设备，超声诊断系统主机即可通过SPI总线进行访问以获取ID 码，而主机对系统探头板上的电源和继电器等设备的控制也可通过SPI总 线进行访问。SPI总线包括数据线、时钟信号线和片选信号线，其中数据 线可以是一条，也可以是两条，所以SPI总线分4线和3线两种类型。4 线SPI总线由片选信号线SS_n，串行时钟信号线Sclk，主出从入数据线 MOSI(Master Output Slave Input)和主入从出数据线MISO(Master Input Slave Output)构成，总线时序如图1a所示。3线SPI总线则包括片选信 号线SS_n，串行时钟信号线Sclk和串行数据信号线Sdata，总线时序如图 1b所示。其中，Sdata为双向管脚，数据发送阶段为输出管脚，数据接收 阶段为输入管脚，相当于把4线SPI总线中的主出从入数据线MOSI和主入 从出数据线MISO合二为一。

实现主机与多个SPI从设备的通讯，例如在超声诊断系统的应用中， 传统上有4种技术方案，方案1至方案4的原理请分别参阅图2至图5。 如图2所示，方案1为多SPI设备的标准通讯方法，各个SPI从设备公用 时钟线SCLK、数据线MOSI和MISO，每个SPI从设备都有独立的片选信号 线SS_n，SPI主设备每次将一个SPI从设备的片选置为有效，操作并访问 该设备。此外，对于每个探头，主机还需下行若干信号，用于直接控制存 储器或逻辑器件的电源和发射通路的继电器开关等等。如图3所示，方案 2在探头板上增加了逻辑器件(如CPLD，复杂可编程逻辑器件)，SPI总线 主设备通过下行位宽为多个bit的经编码的CS片选信号CS_0～CS_k，来 选择不同的SPI总线从设备，选定设备后，SPI总线主设备的SPI总线经 过CPLD后，出现在从设备端，进而操作并访问从设备。如图4所示，方案 3在方案2的基础上，主机下行的电源和继电器控制信号由CS信号控制路 由到对应的探头上。如图5所示，方案4中，探头板上的逻辑器件也可以 作为一个SPI设备，这样主机可以不再下行电源和继电器的控制信号，而 是在使用CS信号选中探头CPLD作为从设备后，通过SPI总线完成探头电 源控制和探头板上继电器的控制。

上述方案中，方案1和方案2的弊端显而易见，由于主机和多个探头 的通讯管脚很多，大量占用系统主机端的管脚资源，如果升级时增加探头， 需要增加更多的管脚，有可能导致主机的印制电路板改版。方案3和方案 4虽然相对方案1和方案2大大的节约了主机端的管脚数，不过在探头扩 容时，还需要至少增加CS信号，因此所需要的管脚数仍较多，在兼容性和 可扩充性仍存在弊端。

【发明内容】

本发明的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种基于SPI总 线的通讯方法和通讯系统，能够有效节约通讯系统主机端的管脚数。

本发明的另一目的是解决现有技术中的问题，提供一种用于该通讯系 统的通讯路由装置。

为实现上述目的，本发明提供一种基于SPI总线的通讯方法，包括以下 步骤：

A1、通过主设备数据线提供从设备的选择信号；

B1、根据选择信号确定所选的从设备；

C1、主设备对所选的从设备进行访问操作。

所述步骤A1包括以下子步骤：

A11、判断主设备片选信号线的信号状态是否跳变到有效状态，如果 是则进入下一步；

A12、从跳变发生时开始计时，同时从主设备数据线接收数据，将计 时到规定的时间为止所接收的数据作为选择信号；

所述步骤B1包括以下子步骤：

B11、预先设定各从设备的访问选择指令；

B12、判断选择信号与哪一从设备的访问选择指令相匹配，将访问选 择指令与选择信号相匹配的从设备确定为所选的从设备。