[发明专利]一种基于DMA的SPI并发通讯SE装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于DMA的SPI并发通讯SE装置及方法,属于通信技术领域。本发明通过：1)SPI接口模块增加接收通道与发送通道可开关机制，以及SPI接口模块引入自动发送转接收功能，以较低的设计成本与较好的兼容性，解决市面上常规DMA传输方法不能适应SPI总线特性(全双工与同步机制)的问题，同时很好的适应了SPI与其余接口并发通讯场景下的互相干扰问题；2)DMA模块增加外设请求传输停止信号，SPI接口模块增加接收与发送完成中断，同时给DMA模块发送高电平请求，强制接收或发送数据完成时停止DMA传输，以较小的设计代价解决了通过SPI接口传输时，主机MCU端与从机SE端收发数据长度不匹配时的异常问题，提高了SPI与其余接口并发通讯场景下的传输可靠性。

技术领域

本发明涉及通信技术技术领域，特别涉及一种基于DMA的SPI通讯装置及方法。

背景技术

SE，Secure Element的简称，直译为安全单元，又称为安全芯片，随着物联网的飞速发展，物联网的安全问题日益突出，物联网安全已成为物联网产业发展的重要基石，SE模块在物联网安全中扮演越来越重要的角色。随着SE应用的越来越广与越来越成熟，SE作为从机，与主机MCU通讯接口的类型越来越多，常用的有SPI、I2C、UART、7816接口。不可避免的在一些应用场景下，会涉及到SE芯片多接口并发通讯，如图1所示，即单颗SE芯片通过SPI接口与一个MCU(简称MCU1)通讯，同时会通过其余接口(I2C、UART、7816)与另一颗MCU(MCU2)通讯。

为解决SE芯片的SPI接口在并发通讯场景下，其余接口对SPI接口的通讯影响(如其余接口在执行Flash擦写等导致CPU Hold的场景等)，导致SPI接口通讯出错，市面上常用的方案主要有三种：

其中第一种方案，扩大FIFO或者扩大Buffer方案，但是该方案主要有两大缺陷：缺陷一：SE应用场景中，由于SPI接口只有总线规范，并没有通用的数据链路层规范，因此基于SPI接口单帧传输的长度可以达到几KBytes以上(如8KBytes)，如果开辟这么大的FIFO或者Buffer，会导致成本太高；缺陷二：由于FIFO或者Buffer集成在SPI模块，数据接收或者发送时，需要增加从SPI模块与系统SRAM之间的Copy动作，影响效率；

第二种方案，采用DMA的常规传输方式，DMA方式虽然可以规避第一种方案中的两种缺陷，但是由于SPI接口为同步接口，SE作为从机，SE无主动控制权，同时SPI接口为全双工接口，发送数据的同时会接收数据，这样会导致如从SPI收完数据后，需要处理相应命令与任务，而从SPI对每个命令的执行时间不同，有可能导致从SPI被动的接收不需要的数据，从而干扰当前的数据接收区，导致通讯失败；

第二种方案，采用DMA的常规传输方式，不能处理数据传输长度不匹配问题，如当MCU端发送数据少于SE端期望数据时，DMA端由于检测不到SPI模块的传输终止信号，会一直等待传输结束，导致CPU死锁。

第三种方案，DMA结合GPIO引脚方案：为解决第二种方案的问题，现有的研究中有的通过增加4条信号握手线或者2条信号握手线，保证主从通讯的同步，但是主从需要增加GPIO握手线，需要增加硬件成本，适用性差。

发明内容

本发明为了解决SPI接口并发通讯时的缺陷，以及克服现有技术中存在的不足，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一方面提供一种基于DMA的SPI并发通讯SE装置：包括SPI接口模块，其余接口模块，DMA模块，CPU模块，存储器模块，算法模块，时钟模块，复位模块，其中：