[发明专利]一种单双线兼容的SPI通信装置及其通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及的是一种单双线兼容的SPI通信装置及其通信方法。

 

背景技术

随着通讯产业的飞速发展和社会分工的越来越明细，通讯设备的制造越来越呈现出模块化的趋势，通讯模块是一个比较宽泛的概念，即通讯设备（装置）中具有某一种或几种独立功能的﹑由一种或多种元器件组成的部件，目前应用较多的有用户接口模块（以下简称用户模块）和中继接口模块（以下简称中继模块）。

用户接口参数（如：二线端口阻抗AD、DA双方向点电平增益；馈电电压、电流； 振铃频率、电压、电流； 计费脉冲； 摘挂机检测阈值； 来电显示信号电平等）和中继接口参数（如：模拟阻抗及模拟增益等）均可通过SPI接口进行调整和设置，串行外设接口 SPI 允许主机(一般具有标准的SPI接口)和从机(通讯模块)之间进行高速的同步数据传输。这种具有可编程功能的通讯模块量的需求越来越大，质的要求越来越高，使用者和生产者越来越多，模块的定义和脚位也越来越“标准化”（这种标准化是为了方便不同制造厂家间的良性竞争，更方便使用者有更多更好的选择。他们相互促进和影响，共同致力于行业健康发展而逐渐形成的），在使用中遇到的一个突出问题是用户模块和中继模块的管脚是兼容的，但是SPI通信的方式不一致，一种是使用标准的SPI接口(如图1所示，以下简称双线SPI)，标准SPI接口使用4条信号线与主机接口，分别是：(SPI从机选择引脚，低电平有效)、SCK(SPI总线的串行时钟，由主机发出,对主机而言不论是发送数据还是接收数据都要产生)、MOSI(SPI总线的主机输出/从机输入信号，对从机的MOSI以下简称DI)、MISO(SPI总线的主机输入/从机输出信号，对从机的MISO以下简称DO)。

另一种是使用非标准的SPI接口（如图2所示，以下简称单线SPI），非标准的SPI使用3条信号线与主机接口，收发共用一条信号线DI/0(收发共用管脚，当主机发送数据时，数据从主机的MOSI口输出经电阻1从从机的DI/0口输入，当主机接收数据时，数据从从机的DI/0口输出经电阻2从主机的MISO口输入)，DI/O占用标准SPI接口中DI的管脚位， DO管脚在从机内部悬空。

为了兼容单双线的SPI接口，一般的做法是在从机的DI（对单线SPI而言为DI/O）和主机的MISO口之间预留电阻3,当从机为双线SPI接口时去掉电阻3，当从机为单线SPI接口时增加电阻3（如图3所示）。主机发送数据时， 通过将需要的从机的  引脚拉低，主机启动一次通讯过程。主机和从机将需要发送的数据放入相应的移位寄存器。主机在 SCK 引脚上产生时钟脉冲以交换数据，这种方案在从机为单个时并不存在什么问题，并且具有成功案例，具体过程是在SPI双线应用时，主机的数据从主机的 MOSI 移出，经过电阻1从从机的DI口移入；从机的数据从从机的 DO移出，经过电阻2从主机的 MISO 移入，主机通过将从机的  拉高实现与从机的同步。单线SPI应用时，主机的数据从主机的MOSI移出，经电阻1从从机的DI/O口移入，因为DI/O经电阻3连接主机的MISO，MISO是输入管脚，所以并不对DI/O处数据产生影响。从机的数据从从机的DI/O移出，经电阻3从主机的MISO移入，因为此时DI/O还经电阻1和MOSI相连，MOSI是输出管脚会对DI/O产生影响，因此在读操作时要将MOSI管脚置为输入管脚，在写操作时再将MOSI置为输出管脚。

当有多个从机时，因为一条SPI总线上要并联多个从机，一是增加了片选信号的数量，需要占用主机的I/O(主机的输入/输出口)口资源较多；二是SPI总线需要驱动多个从机，驱动能力有可能不够；三是主机的收发数据线上由于并联多个从机而存在相互干扰，特别是当单线应用时多个电阻3的并联使这种干扰可能增大；四是所加电阻值的大小关系到信号传输的阻抗匹配问题 ，同时也影响数据传输的速率 ，选择不当会对信号特性产生影响；五是对于不同的从机需要更改硬件，不利于生产。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种单双线兼容的SPI通信装置及其通信方法，其可以实现单双线SPI接口硬件可完全兼容，并可以实现一个主机通过可编程逻辑处理单元选通连接多个从机。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：