一种改进型SPI高可靠通信机制设计-论文.pdf

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1、新器件新技术。_■■■■■■■■一种改进型SPI高可靠通信机制设计*韦小刚(1．国网电力科学研究院南京210003；2．南瑞集团公司)摘要：SPI通信作为一种全双工高速通信方式，电路实现简单、占用资源少，在工业嵌入式系统中应用十分广泛。但是，通信过程中没有握手、应答和数据校验，影响了系统通信的可靠性。本文通过对嵌入式系统中的SPI通信机制的研究与分析，设计了一种高可靠性的SPI通信机制。这种SPI通信机制的高可靠性通过系统长期的现场应用得到了验证。关键词：SPI接口；可靠性；改进；外设中图分类号：TP393．8文献标识码：ADesignofImprovedHigh—re

2、liabilityCommunicationMechanismwithSPIWeiXiaogang~’(1．StateGridElectricPowerResearchInstitute，Nanjing210003，China；2．MaryGroupCorporation)Abstract：afullduplexhigh—speedcommunicationmode，SPIhassimplecircuitandlowresourceconsumption，anditiswidelyusedinembeddedsystemsofindustry．However，there

3、arenohandshake，responseanddatacheckingincommunicationSOthatthereliabilityofsystemcommunicationisreduced．BytheresearchandanalysisofSPIcommunicationmechanisminembeddedsystems，ahigh—reliabilitySPIcommunicationmechanismisdesigned，whichisvalidatedinlong—termpracticalapplications．Keywords：SPIi

4、nterface；reliability；improvement；peripheralequipmentSPI通信时，片选信号CS(一般情况下为低电平)使能外引言围设备。主端提供时钟脉冲SCK，数据以串行方式传输，串行外围设备(SPI)接口是由Motorola公司开发的，主端数据输出通过MOSI，而数据输入通过MISO，从端数用来在微控制器MCU和外围设备芯片之间以串行方式据输出通过MISO，而数据输入通过MOSI，传输一位数据实现数据交换的，低成本、易使用的接口。其中，外围设备需要一个时钟信号SCK，这样传输一个字节数据至少需包括显示驱动器、网络控制器、A／D转换器、

5、内存及微控要8个时钟信号SCK。制器MCU(如DSP、ARM、加密芯片等)等。与标准的串微控制器MCU(主端)外围设备(从端)行接口不同，SPI是一个同步协议接口，全双工通信，所有M0SIM0SI的传输都参照一个共同的时钟，这个同步时钟信号由主端MIS0MIS0(Master)产生。接收数据的外设使用时钟对串行比特流SCKCLK的接收进行同步化口]。CSCSSPI通信采用主从方式进行，一般情况下，通过4根线完成通信，分别为两根数据线(主输出从输入MOsI和图1SPI通信示意图主输入从输出MISO)、一根时钟线(SCK)和一根片选线由以上SPI通信过程的描述可知，时钟信号

6、SCK完(CS)。其中，时钟信号SCK由主端发出，片选信号用于由全由主端设备控制。标准的串行通信一次连续传输至少主设备控制外设芯片使能。8位数据，而SPI通信因为时钟信号SCK完全由主端设备1SPI通信机制优缺点的分析控制，所以通信过程中数据是可以一位一位传输的，若没有主端设备的时钟跳变SCK，通信就会暂停，这样主端设SPI通信示意图如图1所示。微控制器MCU采用备就可以通过控制时钟信号SCK进而控制整个数据的通信，这是SPI通信的一个优点]。SPI通信还有个优点，*项目来源：国网电力科学研究院智能电网终端安全防护项目。即数据输出和数据输入彼此独立，采用不同的信号线，可

7、敬请登录网站在线投稿2014年第8期《平方机嵌入式彖碗应同》59以同时完成数据的输入与输出，实现全双工高速通信。此以上过程中，步骤①和②可以看作是SPI通信主端对外，相对于ISO7816通信和Ic总线通信等其他接口通信从端就绪状态的探测，步骤③和④才是真正的数据交互。方式，SPI通信实现起来较为简单，就是主端和从端的8步骤①、②中，当SPI从端未就绪时，SPI主端无法收到从位SPI寄存器进行数据的传输。端的应答，那么SPI主端就需要进行超时重传，重新传送由于SPI通信有着诸多的优点，所以工业嵌入式系统之前的命令头，重传次数达到上限后就不再