支持主从模式的spi接口的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及SPI (Serial Peripheral interface串行外围设备接口)接口领域，特别是涉及一种支持主从模式的SPI接口。
【背景技术】
[0002]SPI总线是Motorola公司推出的一种高速的,全双工，同步的通信总线。由于简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议，广泛的应用于通信电子、计算机技术领域。SPI接口主要应用在外围设置FLASHRAM (闪速存储器)、网络控制器、IXD (液晶屏幕)显示驱动器、A/D转换器和MCU (微控制器)等。
[0003]SPI模块使用4条线:串行时钟线(SCLK)、主设备输入/从设备输出数据线(MIS0)、主设备输出/从设备输入数据线(MOSI)和低电平有效的从设备选择线(NSS)。在主设备输出时钟信号的驱动下，数据按位传输，MISO与MOSI同时传输,为全双工通信。
[0004]SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=O,串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=I,串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=O,在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样；如果CPHA=I,在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。SPI主模块和与之通信的外接设备时钟相位和极性应该—致。
[0005]目前市场上主流SPI设备，传输速度一般为几Mbps(兆位/秒)。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种支持主从模式的SPI接口，能够实现芯片与外部设备间全双工的，同步串行数据传送功能。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的支持主从模式的SPI接口，包括:
[0008]—链路层，用于数据输入和输出的传输；
[0009]一控制寄存器，与所述链路层相连接，用于配置收发数据字节数、中断使能、从设备16字节使能、输出全零使能和主模式传输启动；
[0010]一配置寄存器，与所述链路层相连接，用于配置主从模式选择、MSB/LSB (最高有效位/最低有效位)选择、极性、相位和主模式时钟分频；
[0011]一状态寄存器，与所述链路层相连接，用于寄存操作完成标志和中断标志；
[0012]—从模式握手寄存器，其输入端与一串转并接口的输出端相连接，其输出端与一并转串接口的输入端相连接，仅在从模式下可见；同时作为一个字节的数据寄存器，用于寄存发送和接收从模式下，每次收发的首字节；
[0013]一 16字节数据寄存器，其输入端与所述串转并接口的输出端相连接，其输出端与所述并转串接口的输入端相连接，为16个可寻址数据寄存器，发送和接收共用，每次发送数据的同时，接收新的数据；
[0014]所述并转串接口，与所述链路层相连接，用于将并行数据转换为串行数据；
[0015]所述串转并接口用于将串行数据转换为并行数据。
[0016]所述配置寄存器在上电初始化过程中完成配置，在下电前不会二次更改。
[0017]所述从模式握手寄存器用于存放上一笔数据收发完成标志。
[0018]本发明能够实现MCU接口到SPI接口设备的数据，地址和控制信号的转化；实现芯片与外部设备间全双工的，同步串行数据传送功能；能够兼容市场上主流SPI产品，并且，在主从设备都是采用本发明SPI接口设计的前提下，主从对接，能够达到几十Mbps的传输速率。
[0019]本发明支持SPI主从模式，串口时钟频率可调，串口时钟极性和相位可调，串口MSB/LSB 可调。
【附图说明】
[0020]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0021]附图是所述支持主从模式的SPI接口结构框图。
【具体实施方式】
[0022]SPI接口通过4个引脚与外部器件相连:
[0023]MIS0，主设备输入/从设备输出引脚。该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。
[0024]M0SI，主设备输出/从设备输入引脚。该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。
[0025]SCK,串口时钟，作为主设备的输出，从设备的输入。
[0026]SSn，从设备选择。这是一个可选的引脚，用来选择主/从设备。它的功能是用来作为“片选引脚”，用来选中从设备。从设备只有在被选中的前提下，才能够接收主设备发送过来的时钟和数据。
[0027]传输格式:
[0028]SPI接口无论主从模式，均支持可配置的时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)。CPOL决定端口时钟是正相还是反相；CPHA决定第一个还是第二个时钟沿采数据。主设备和从设备进行通信，时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)必须保持一致。
[0029]CPHA=O 传输:
[0030]SCK的第一个边沿用于对MISO和MOSI的数据进行采样。对有些设备而言，当从设备被选中时，第一个数据比特立刻有效。在这种模式下，第一个SCK边沿在SSn变低后半个时钟周期后发出。半个时钟周期后，SCK第二个边沿出现，第二个比特位传输到数据线上。同时第一个SCK周期采样到的比特移位到移位寄存器中。SCK重复8个周期发送一个字节数据。
[0031]CPHA=I 传输:
[0032]有些设备要求第一个SCK边沿传输第一个数据位到数据线上，第二个时钟边沿采样数据。这种模式下，需要在开始传输操作之前设置CPHA为I。
[0033]第一个SCK边沿在SSn为低的半个SCK时钟周期后出现。第一个时钟边沿使从SPI设备传输第一个数据位到数据线上。半个SCK周期之后，第二个SCK边沿出现，此边沿用于主设备和从设备锁存数据。当第三个边沿发生时，上一个收到的数据位移位到SPI移位寄存器(即16字节数据寄存器)。同时，下一位数据被发送到SPI数据线上。
[0034]SPI接口主模式的波特率由所述配置模块(SPICFG)的CLK (时钟)控制分频系数，将CPU时钟分频后产生。SPI接口从模式的波特率由外接的主模式控制，最快可支持两倍系统时钟频率。
[0035]结合附图所不，所述支持主从模式的SPI接口，包括:一链路层，一控制寄存器，一配置寄存器，一状态寄存器，一从模式握手寄存器，一 16字节数据寄存器，一并转串接口，一串转并接口。
[0036]所述链路层，从模式的时钟为SCKs,从模式的片选输入为SSnS ;主模式的时钟为SCKm，主模式的片选输出为SSnm。
[0037]所述控制寄存器(SPICTRL)，共8个bit (比特)，从高到低依次是:DBC[2:0]，IRQEN, BULKOP, SL_DBC_16, TXb, SCGO0
[0038]DBC [3:0], Data数据计数器，用于指示一个SPI接口周期发送接收的数据数量。数值范围O到15。传输的字节数等于所述控制寄存器设置的数值加I。
[0039]IRQEN，SPI中断允许。O:不允许SPI中断；1:允许SPI中断。
[0040]BULKOP, BULK (块操作)模式允许。BULKOP=O,传输结束后 SPI_S 无效；BULK0P=1，SSn将保持直到BULKOP=O操作完成。BULK仅支持主(Master)模式。
[0041]SL_DBC_16，从模式下有效，传输最大字节数为17个，包括16个数据字节和一个握手子节。
[0042]TXb，当SPI接口工作于半双工模式，只接收，将输出数据线置为零。
[0043]SCGO, SPI传输启动。SCG0=0，SPI接口传输未启动；SCGO=I,启动SPI接口传输。SPI接口传输过程中对此位的写入操作无效。所述控制寄存器的其他位在传输中可以被修改。
[0044]所述配置寄存器，共6个bit，从高到低依次是:SLAVE，LSB，CPHA，CPOL，CLKDIV[I:
O] O
[0045]SLAVE,为主从模式选择。SLAVE=O:选择SPI接口主模式；SLAVE=1，选择SPI从模式。
[0046]LSB，为 MSB/LSB 选择。LSB=O, MSB (Most Significant Bit)先发送；LSB=1，LSB(LeastSignificant Bit)先发送。
[0047]CPHA，为时钟相位。
[0048]CP0L，为时钟极性，控制没有数据传输时空闲状态电平。CPOL=O,为空闲时，时钟低电平；CP0L=1，为空闲时，时钟高电平。
[0049]CLKDIV，为SPI接口主模式时钟分频系数。其中，
[0050]OOB 为 CPU 时钟；
[0051 ]OlB为CPU时钟2分频；
[0052]1B为CPU时钟4分