CN104331381B - Spi芯片抗干扰输出方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了SPI芯片抗干扰输出方法，SPI芯片抗干扰输出方法，包括以下步骤：步骤一：在设计硬件时，通过SPI芯片最后一个菊花链输出接口连接到CPU的输入接口，保证SPI芯片输出的数据可以再次回读到CPU；步骤二：在软件设计时，通过SPI芯片最后一个菊花链的Dout引脚回读输出的数据，把相同的数据输进同一个SPI芯片的菊花链网络，在最后一个SPI芯片的输出Dout引脚可以得到前一次的输进的数据；每次把得到的数据进行比较，数据相等则表示当前数据正确，可以输出。

Description

SPI芯片抗干扰输出方法

技术领域

本发明涉及工业自动控制领域，特别是SPI芯片抗干扰输出方法。

背景技术

SPI是一种高速的、全双工、同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议；SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时），也是所有基于SPI的设备共有的，它们是Din（数据输入）、Dout（数据输出）、CLK（时钟）、CS（片选）；不管那种SPI数据通信方式，由于采用的是串行通讯，从SPI芯片一般没有CPU功能，仅仅有数据接收功耗，而SPI串行数据在传输过程中，由于时间跨度很长，导致数据容易受到干扰，任何一个小的干扰错误会引起SPI类型的输出芯片的输出不确定性，可能会导致灾难性结果，甚至人身安全都受到很到的威胁。

目前，常规的现场总线型的控制器的模拟量输出AO和数字量输出DO都是采用SPI类型的芯片作为输出,在介质上传输的都是数字信号，由于干扰噪音的原因，使得“1”变成了“0”，“0”变成了“1”，从而影响到SPI芯片的性能，甚至于SPI芯片不能正常工作。由于我公司的控制器的安装环境复杂，多在火力发电厂、冶炼冶金行业，现场不确定因素多，容易受到干扰，不管从理论分析，还是从经验获得，SPI芯片的抗干扰能力没有校验功能，研究并解决SPI芯片的抗干扰问题非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种SPI芯片抗干扰输出方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

SPI芯片抗干扰输出方法，包括以下步骤：

步骤一：在设计硬件时，通过SPI芯片最后一个菊花链输出接口连接到CPU的输入接口，保证SPI芯片输出的数据可以再次回读到CPU；

步骤二：在软件设计时，通过SPI芯片最后一个菊花链的Dout引脚回读输出的数据，把相同的数据输进同一个SPI芯片的菊花链网络，在最后一个SPI芯片的输出Dout引脚可以得到前一次的输进的数据；每次把得到的数据进行比较，数据相等则表示当前数据正确，可以输出；软件的具体步骤如下：

步骤①：CPU上电后第一次输出到SPI芯片的移位寄存器数据时保存在m_DATA_OUT_CUR，通过SPI_DOUT引脚回读移位寄存器的数据m_DATA_OUT_BACK确认与m_DATA_OUT_CUR相等后，保存在变量中m_DATA_OUT_PRE，然后使能移位寄存器的内容输出到输出控制寄存器，完成一次正确输出；

步骤②：第二次及其以后的输出，比较m_DATA_OUT_CUR是否与m_DATA_OUT_PRE相等，在这里有两种情况：

A.相等:则SPI芯片的输出行为与前一次输出行为保持一致，所以不必要输出数据，减少CPU的负担的同时大大降低了干扰的可能性；

B.不相等:通过SPI_DIN口输出数据m_DATA_OUT_CUR同时在SPI_DOUT回读的数据保存在m_DATA_OUT_BACK，则 m_DATA_OUT_BACK 保存的应该是m_DATA_OUT_PRE相等的数据，比较m_DATA_OUT_CUR是否与m_DATA_OUT_PRE相等；不相等则表示受到干扰，这时可以再次输出数据进入SPI芯片直到m_DATA_OUT_CUR与m_DATA_OUT_BACK相等；

步骤③：通过SPI芯片使能输出引脚输出移位寄存器的内容到输出控制寄存器，完成一次正确的输出。

附图说明

图1是本发明的软件设计流程图；

图2是本发明的硬件接口示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1所示，在设计硬件时，通过SPI芯片最后一个菊花链输出接口连接到CPU的输入接口，保证SPI芯片输出的数据可以再次回读到CPU；

如图2所示，SPI芯片通信的结构如下：

struct spi_device {

struct spi_master *master; //设备使用的master结构

u32 max_speed_hz; //通讯时钟

u8 chip_select; //片选号，每个master支持多个spi_device

u8 mode; //设备支持的模式，如片选是高or低

#define SPI_CPHA 0x01 /* clock phase */

#define SPI_CPOL 0x02 /* clock polarity */

#define SPI_MODE_0 (0|0) /* (original MicroWire) */

#define SPI_MODE_1 (0|SPI_CPHA)

#define SPI_MODE_2 (SPI_CPOL|0)

#define SPI_MODE_3 (SPI_CPOL|SPI_CPHA)

#define SPI_CS_HIGH 0x04 /* chipselect active high */

#define SPI_LSB_FIRST 0x08 /* per-word bits-on-wire */

#define SPI_3WIRE 0x10 /* SI/SO signals shared */

#define SPI_LOOP 0x20 /* loopback mode */

#define SPI_NO_CS 0x40 /* 1 dev/bus, no chipselect */

#define SPI_READY 0x80 /* slave pulls low to pause */

u8 bits_per_word; //每个字长的比特数

int irq; //中断号

void *controller_state; //控制器寄存器状态

void *controller_data;

char modalias[SPI_NAME_SIZE]; //设备名称

};

struct spi_master {

struct device dev; //设备模型使用

s16 bus_num; //master编号

u16 num_chipselect; //支持的片选的数量，从设备的片选号不能大于这个数量

u16 dma_alignment;

/* spi_device.mode flags understood by this controller driver */

u16 mode_bits; //master支持的设备模式

/* other constraints relevant to this driver */

u16 flags; //一些额外的标志

#define SPI_MASTER_HALF_DUPLEX BIT(0) /* can't do full duplex*/

#define SPI_MASTER_NO_RX BIT(1) /* can't do buffer read */

#define SPI_MASTER_NO_TX BIT(2) /* can't do buffer write */

Int (*setup)(struct spi_device *spi); //设置模式、时钟等

int (*transfer)(struct spi_device *spi, //数据发送函数

struct spi_message *mesg);

/* called on release() to free memory provided by spi_master */

Void (*cleanup)(struct spi_device *spi);

};

struct spi_transfer {

const void *tx_buf; //发送缓冲区

void *rx_buf; //接收缓冲区

unsigned len; //缓冲区长度

dma_addr_t tx_dma;

dma_addr_t rx_dma;

unsigned cs_change:1; //当前spi_transfer发送完成之后重新片选

u8 bits_per_word; //每个字长的比特数，0代表使用Spi_device中的默认值

u16 delay_usecs; //发送完成一个spi_transfer后延时时间

u32 speed_hz; //速率

struct list_head transfer_list; //用于链接到spi_message

};

Claims (1)

1.SPI芯片抗干扰输出方法，包括以下步骤：

步骤一：在设计硬件时，通过SPI芯片最后一个菊花链输出接口连接到CPU的输入接口，保证SPI芯片输出的数据可以再次回读到CPU；

步骤二：在软件设计时，通过SPI芯片最后一个菊花链的Dout引脚回读输出的数据，把相同的数据输进同一个SPI芯片的菊花链网络，在SPI芯片最后一个菊花链的Dout引脚可以得到前一次的输进的数据；每次把得到的数据进行比较，数据相等则表示当前数据正确，可以输出；软件的具体步骤如下：

步骤①：CPU上电后第一次输出到SPI芯片的移位寄存器数据时保存在m_DATA_OUT_CUR，通过最后一个菊花链的Dout引脚回读移位寄存器的数据m_DATA_OUT_BACK确认与m_DATA_OUT_CUR相等后，保存在变量m_DATA_OUT_PRE中，然后使能移位寄存器的内容输出到输出控制寄存器，完成一次正确输出；

步骤②：第二次及其以后的输出，比较m_DATA_OUT_CUR是否与m_DATA_OUT_PRE相等，在这里有两种情况：

A.相等:则SPI芯片的输出行为与前一次输出行为保持一致，所以不必要输出数据，减少CPU的负担的同时大大降低了干扰的可能性；

B.不相等:通过最后一个菊花链的Dout引脚输出数据m_DATA_OUT_CUR同时在最后一个菊花链的Dout引脚回读的数据保存在m_DATA_OUT_BACK，则m_DATA_OUT_BACK保存的应该是与m_DATA_OUT_CUR相等的数据，比较m_DATA_OUT_CUR是否与m_DATA_OUT_BACK相等；不相等则表示受到干扰，这时可以再次输出数据进入SPI芯片直到m_DATA_OUT_CUR与m_DATA_OUT_BACK相等；

步骤③：通过SPI芯片使能输出引脚输出移位寄存器的内容到输出控制寄存器，完成一次正确的输出。