CN110955625A - 一种基于spi的全双工实时通信的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于SPI的全双工实时通信的方法，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，包括：a.周期性地向从设备发起数据传输操作，数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据；b.接收来自从设备的数据传输操作，数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。本发明采用了主设备轮询发起通信的方式，不管主设备是否有数据发送，都定时发起固定长度的CLK进行通信，主设备按照特定特殊字符作为数据开头，定义有效数据长度，同样从设备按照同样的数据协议输出数据，如果没有数据需要传输，同样输出有效数据长度为0的数据帧，不管主设备或从设备的数据都可以在间隔时间内将数据传输给对方。本发明操作简单、功能强大，具有极高的商业价值。

Description

一种基于SPI的全双工实时通信的方法及装置

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体地，涉及一种基于SPI的全双工实时通信的方法及装置。

背景技术

SPI总线是一种主从通信方式，在目前的现有技术中，每次通信都需要由主设备来发起，当从设备需要发送数据时，无法发起数据传输，或者需要通过另外一个专门的GPIO产生中断的方式，通知主设备发起数据设备传输。

从SPI总线接口可以看出，SPI主设备可以随时发起通信，但是从设备有数据需要传输时，就无法主动传输。如上所述，需要再增加一个GPIO中断，从从设备到主设备的中断，当从设备需要传输数据时，触发中断，让主设备发起传输，从而将从设备的数据传输到主设备。然而这种传输方式存在如下缺陷：1、多占一个GPIO中断的资源；2、主设备在处理中断发起传输的同时，如果恰好有数据需要传输到从设备，这个时候容易引起数据帧错乱，导致数据丢失。

而目前并没有一种能够解决上述技术问题的技术方案，具体地，并没有一种基于SPI的全双工实时通信的方法及装置。

发明内容

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种基于SPI的全双工实时通信的方法及装置，根据本发明的一个方面，提供了一种基于SPI的全双工实时通信的方法，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，包括如下步骤：

a.周期性地向从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，还包括如下步骤：

b.接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，所述步骤b包括如下步骤：

b1.周期性地接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，在所述主设备或从设备在发起数据传输时没有实际数据需要传输，则所述数据结构被设定为所述特定标识数据。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于SPI的全双工实时通信的传输处理装置，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，并被设置于基于SPI总线的主设备中，包括：

第一主处理装置，其周期性地向从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，还包括：

第二主处理装置，其接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，所述第二主处理装置包括：

第三主处理装置，其周期性地接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于SPI的全双工实时通信的辅助控制方法，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，包括如下步骤：

i.周期性地向主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，所述步骤i包括如下步骤：

–基于所述主设备周期性地发起的数据传输周期性地向所述主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，还包括如下步骤：

ii.接收所述主设备周期性地发起的数据传输内容。

优选地，在所述主设备或从设备在发起数据传输时没有实际数据需要传输，则所述数据结构被设定为所述特定标识数据。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于SPI的全双工实时通信的辅助传输装置，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，并被设置于基于SPI总线的从设备中，包括：

第一从处理装置，其周期性地向主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，所述第一从处理装置包括：

第二从处理装置，其基于所述主设备周期性地发起的数据传输周期性地向所述主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，还包括：

第三从处理装置，其接收所述主设备周期性地发起的数据传输内容。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于SPI的全双工实时通信的控制方法，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，包括如下步骤：

A.所述主设备周期性地向所述从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据；

B.所述从设备基于所述主设备周期性地发起的数据传输周期性地向所述主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

优选地，还包括如下步骤：

C.所述主设备接收来自所述从设备周期性地发起的数据传输内容。

优选地，所述特定标识数据为如下数据结构中的任一种：

–有效数据长度为0；以及

–有效数据长度为实际长度，且该有效数据为一可识别的特定数据。

优选地，所述数据结构可以为如下字段中任一个或任多个：

-数据包开始标识字段；

-数据包长度字段；

-有效数据字段；

-有效数据校验值字段；以及

-空闲数据字段。

优选地，所述数据包开始标识字段和/或数据包长度字段的长度为2字节。

优选地，所述数据结构的长度为1024字节。

优选地，所述周期为如下时间周期的任一种：

-固定周期；

-以两个时间间隔为一组的周期；或者

-以三个时间间隔为一组的周期。

优选地，所述固定周期的范围为：12～30毫秒。

本发明提供了一种基于SPI的全双工实时通信的方法，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，包括如下步骤：周期性地向从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。本发明采用了主设备轮询发起通信的方式，不管主设备是否有数据发送，都定时(间隔20ms或更小)发起固定长度的CLK进行通信。主设备按照特定的特殊字符作为数据开头，并定义有效数据长度，同样从设备也按照同样的数据协议输出数据。如果没有数据需要传输，同样输出有效数据长度为0的数据帧。这样不管主设备或从设备的数据都可以在间隔时间内将数据传输给对方。本发明操作简单、使用方便、功能强大，具有极高的商业价值。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本发明的具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的方法的具体流程示意图；

图2示出了本发明的另一具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的传输处理装置的模块连接示意图；

图3示出了本发明的另一具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的辅助控制方法的具体流程示意图；

图4示出了本发明的另一具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的辅助传输装置的具体流程示意图；以及

图5示出了本发明的另一具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的控制方法的具体流程示意图。

具体实施方式

为了更好的使本发明的技术方案清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1示出了本发明的具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的方法的具体流程示意图，本发明通过周期性地通信方式，克服了现有技术中从设备需要发送数据时无法发起数据传输的技术缺陷，具体地，本发明所公开的基于SPI的全双工实时通信的方法用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，本领域技术人员理解，所述SPI为SerialPeripheral Interface，即串行***设备接口，是一种高速全双工的通信总线，具体地，包括如下步骤：

首先，进入步骤S101，周期性地向从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，本领域技术人员理解，本发明中所述的周期性可以理解为每间隔一端时间主设备向所述从设备发起数据传输，具体地，所述周期可以为固定周期，即每隔相同的时间间隔从主设备向所述从设备发起数据传输，还可以为以两个时间间隔为一组的周期，即隔一个时间间隔从主设备向所述从设备发起数据传输，再隔另一个不同于上述时间间隔的第二时间间隔从主设备向所述从设备发起数据传输，而在另一个实施例中，还可以为以三个时间间隔为一组的周期，而在这样的实施例中，即隔一个时间间隔从主设备向所述从设备发起数据传输，再隔另一个不同于上述时间间隔的第二时间间隔从主设备向所述从设备发起数据传输，再间隔另一个不同于上述两个时间间隔的第三时间间隔从主设备向所述从设备发起数据传输，相应地，还可以有四个时间间隔甚至更多，在此不予赘述。

进一步地，所述固定周期的范围为：12～30毫秒，在一个优选地实施例中，每间隔20ms从主设备向所述从设备发起数据传输，而在其他的实施例中，可以为30ms、12ms甚至更小，这都不影响本发明的技术方案，在此不予赘述。

然后，进入步骤S102，接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，在这样的实施例中，本发明的图1将以主设备作为描述对象，公开其具体工作流程，其在周期性地向从设备发起数据传输操作的同时，也接收来自所述从设备的数据传输操作，而在一个优选地实施例中，周期性地接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，即从设备也在周期性地向主设备发起数据传输操作，进而主设备接收所述数据传输操作。

本领域技术人员理解，所述数据传输对应的数据结构通常为有效数据，即所述数据结构包括但不限于数据包开始标识字段、数据包长度字段、有效数据字段、有效数据校验值字段以及空闲数据字段，在这样的实施例中，所述数据包开始标识字段即为SyncData，其占用两个字节，固定字符，表示数据包开始；所述数据包长度字段即为DataLength，其占用两个字节，表示有效数据长度，其范围为0～(1024-6)；所述有效数据字段即为Data，其表示有效数据，其范围为0～(1024-6)；所述有效数据校验值字段为CRC，其占用两个字节；所述空闲数据字段为DummyData，其表示为空闲数据，CRC之后到第1024字节都是空闲无效数据。更为具体地，所述数据包开始标识字段和/或数据包长度字段的长度为2字节，所述数据结构的长度为1024字节。

本领域技术人员理解，在所述主设备或从设备在发起数据传输时没有实际数据需要传输，则所述数据结构被设定为所述特定标识数据，在这样的实施例中，本发明采用主设备轮询发起通信的方式，不管主设备是否有数据发送，都定时(间隔20ms或更小)发起固定长度的CLK进行通信，所述主设备按照特定的特殊字符作为数据开头，并定义有效数据长度，同样从设备也按照同样的数据协议输出数据，如果没有数据需要传输，同样输出有效数据长度为0的数据帧，即无论主设备或从设备的数据都可以在间隔时间内将数据传输给对方。

进一步地，上述特定标识数据为有效数据长度为0，而在其他的实施例中，所述特定标识数据还可以为有效数据长度为实际长度，且该有效数据为一可识别的特定数据，在这样的实施例中，虽然有效数据长度为实际长度，但由于其在数据包开始标识字段使用可识别的特定数据，例如“#”、“*”、“00”等等赋值信息，表示此数据为空闲数据，则无论所述特定表示数据的有效长度是否为实际长度，都表示所述数据为空闲。

图2示出了本发明的另一具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的传输处理装置的模块连接示意图，在这样的实施例中，本发明公开了一种用以实现图1所示的一种基于SPI的全双工实时通信的传输处理方法的控制装置，进一步地，本发明提供了一种基于SPI的全双工实时通信的传输处理装置，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，并被设置于基于SPI总线的主设备中，包括第一主处理装置11，其周期性地向从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，所述第一主处理装置11可以参考前述步骤S101，在此不予赘述。

进一步地，所述全双工实时通信的传输处理装置还包括第二主处理装置12，其接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，所述第二主处理装置12的工作原理可以参考前述步骤S102，进一步地，所述第二主处理装置12包括第三主处理装置121，其周期性地接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，具体地，可以参考前述步骤S102，在此不予赘述。

图3示出了本发明的另一具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的辅助控制方法的具体流程示意图，本领域技术人员理解，在本实施例中，主要通过从从设备的角度出发，公开了一种从设备在实际工作中的流程示意，具体地，本发明公开了一种基于SPI的全双工实时通信的辅助控制方法，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，包括如下步骤：

首先，进入步骤S201，周期性地向主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，本领域技术人员理解，结合图1以及图2，在周期性地主设备向从设备发起数据传输操作时，通过发送CS、CLK、MOSI至从设备来完成数据传输，具体地，所述CS为片选信号线，当有多个SPI设备与主设备相连时，每个设备的这个片选信号线是与主设备单独的引脚相连的，而其他的CLK、MOSI、MISO线则为多个设备并联到相同的SPI总线上，低电平有效；所述CLK为时钟信号线，由主通信设备产生；所述MOSI为Master Output,Slave Input，即主设备输出/从设备输入引脚，主设备的数据从这条信号线输出，从设备由这条信号线读入数据，即这条线上数据的方向为主设备到从设备。

进一步地，在周期性地从设备向主设备发起数据传输操作时，通过发送MISO至从设备来完成数据传输，所述MISO为Master Input,Slave Output，即主设备输入/从设备输出引脚，主设备从这条信号线读入数据，从设备的数据则由这条信号线输出，即在这条线上数据的方向为从设备到主设备，相应地，所述步骤S201海可以参考前述步骤S102，在此不予赘述。

本领域技术人员理解，所述步骤S201还包括如下步骤，基于所述主设备周期性地发起的数据传输，周期性地向所述主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，而在这样的实施例中，是由所述主设备周期性地发起的数据传输，所述从设备接收到来自所述主设备周期性地发起的数据传输后，所述从设备周期性地向所述主设备发起数据传输操作。

然后，进入步骤S202，接收所述主设备周期性地发起的数据传输内容，在这样的实施例中，所述步骤S202可以参考前述步骤S102，即在主设备周期性地发起的数据传输后，所述从设备接收所述主设备周期性地发起的数据传输内容。

进一步地，在所述主设备或从设备在发起数据传输时没有实际数据需要传输，则所述数据结构被设定为所述特定标识数据，相应地，可以结合图1中示出的具体实施例进行理解，在此不予赘述。

图4示出了本发明的另一具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的辅助传输装置的具体流程示意图，本发明公开的基于SPI的全双工实时通信的辅助传输装置用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，并被设置于基于SPI总线的从设备中，包括第一从处理装置21，其周期性地向主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，所述第一从处理装置21的工作原理可以参考前述步骤S201，进一步地，所述第一从处理装置21包括第二从处理装置211，其基于所述主设备周期性地发起的数据传输周期性地向所述主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，所述第二从处理装置211的工作原理可以参考前述步骤S201，在此不予赘述。

进一步地，所述基于SPI的全双工实时通信的辅助传输装置还包括第三从处理装置22，其接收所述主设备周期性地发起的数据传输内容，所述第三从处理装置22的工作原理可以参考前述步骤S202，在此不予赘述。

图5示出了本发明的另一具体实施方式的，一种基于SPI的全双工实时通信的控制方法的具体流程示意图，在这样的实施例中，本发明将结合主设备以及从设备，从整体上对所述基于SPI的全双工实时通信的控制方法进行描述，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，包括如下步骤：

首先，进入步骤S301，所述主设备周期性地向所述从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，在这样的实施例中，所述步骤S301也可以参考前述步骤S101，在此不予赘述。

然后，进入步骤S302，所述从设备基于所述主设备周期性地发起的数据传输周期性地向所述主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据，所述步骤S302也可以参考前述步骤S201，在此不予赘述。

最后，执行步骤S303，所述主设备接收来自所述从设备周期性地发起的数据传输内容，所述步骤S303可以参考前述步骤S102。更为具体地，主设备每间隔特定时间(比如20ms)发起一次数据传输，每次传输的数据长度也是固定的(比如1024字节)，主设备如果有数据需要传输，就通过间隔20ms一次的方式传送到从设备，如果没有数据需要传送，就发送有效数据为0字节的空闲数据到从设备。整个数据包长度仍为1024字节，从设备如果有数据需要传输，也通过间隔20ms一次的方式传送到主设备，如果没有数据需要传送，就发送有效数据为0字节的空闲数据到主设备。整个数据包长度也为1024字节，每次发送的数据结构如下，主设备，从设备都采用同样的数据结构。通过以上的定时发送数据模式，主从设备都可以在20ms内将数据发送至对方。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (22)

1.一种基于SPI的全双工实时通信的方法，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，其特征在于，包括如下步骤：

a.周期性地向从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

b.接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括如下步骤：

b1.周期性地接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述主设备或从设备在发起数据传输时没有实际数据需要传输，则所述数据结构被设定为所述特定标识数据。

5.一种基于SPI的全双工实时通信的传输处理装置，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，并被设置于基于SPI总线的主设备中，其特征在于，包括：

第一主处理装置(11)，其周期性地向从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

6.根据权利要求5所述的传输处理装置，其特征在于，还包括：

第二主处理装置(12)，其接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

7.根据权利要求6所述的传输处理装置，其特征在于，所述第二主处理装置(2)包括：

第三主处理装置(121)，其周期性地接收来自所述从设备的数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

8.一种基于SPI的全双工实时通信的辅助控制方法，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，其特征在于，包括如下步骤：

i.周期性地向主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

9.根据权利要8所述的辅助控制方法，其特征在于，所述步骤i包括如下步骤：

-基于所述主设备周期性地发起的数据传输，周期性地向所述主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

10.根据权利要8或9所述的辅助控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

ii.接收所述主设备周期性地发起的数据传输内容。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的辅助控制方法，其特征在于，在所述主设备或从设备在发起数据传输时没有实际数据需要传输，则所述数据结构被设定为所述特定标识数据。

12.一种基于SPI的全双工实时通信的辅助传输装置，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，并被设置于基于SPI总线的从设备中，其特征在于，包括：

第一从处理装置(21)，其周期性地向主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

13.根据权利要12所述的辅助传输装置，其特征在于，所述第一从处理装置(21)包括：

第二从处理装置(211)，其基于所述主设备周期性地发起的数据传输周期性地向所述主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

14.根据权利要12或13所述的辅助传输装置，其特征在于，还包括：

第三从处理装置(22)，其接收所述主设备周期性地发起的数据传输内容。

15.一种基于SPI的全双工实时通信的控制方法，其用于基于SPI总线的主设备与从设备之间的通讯，其特征在于，包括如下步骤：

A.所述主设备周期性地向所述从设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据；

B.所述从设备基于所述主设备周期性地发起的数据传输周期性地向所述主设备发起数据传输操作，所述数据传输对应的数据结构可以为特定标识数据。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

C.所述主设备接收来自所述从设备周期性地发起的数据传输内容。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的方法和/或根据权利要求5至7中任一项所述的传输处理装置和/或根据权利要求8至11中任一项所述的辅助控制方法和/或根据权利要求12至14中任一项所述的辅助传输装置和/或根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述特定标识数据为如下数据结构中的任一种：

-有效数据长度为0；以及

-有效数据长度为实际长度，且该有效数据为一可识别的特定数据。

18.根据权利要求1至17中所述的方法或装置，其特征在于，所述数据结构可以为如下字段中任一个或任多个：

-数据包开始标识字段；

-数据包长度字段；

-有效数据字段；

-有效数据校验值字段；以及

-空闲数据字段。

19.根据权利要求有1至18中所述的方法或装置，其特征在于，所述数据包开始标识字段和/或数据包长度字段的长度为2字节。

20.根据权利要求有1至19中所述的方法或装置，其特征在于，所述数据结构的长度为1024字节。

21.根据权利要求有1至20中所述的方法或装置，其特征在于，所述周期为如下时间周期的任一种：

-固定周期；

-以两个时间间隔为一组的周期；或者

-以三个时间间隔为一组的周期。

22.根据权利要求21所述的方法或装置，其特征在于，所述固定周期的范围为：12～30毫秒。

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