一种SPI传输方法、装置、控制器、加密芯片及通信设备与流程

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于安全加密的SPI传输方法、装置、控制器、加密芯片及通信设备。

背景技术：

SPI(Serial Peripheral Interface，即串行外设接口)是摩托罗拉公司提出的同步串行总线方式。在安全加密终端中，数据的加密通常由专门的加密模块来完成。主机需要通过SPI总线传输数据到加密模块，再由加密模块中的加密算法模块进行加密运算，运算完毕再将数据传回给主机。

参见图1所示，现有技术中基于安全加密的SPI传输方法流程大致如下：

外部主机，即主控芯片以一定频率向SPI数据接口发送数据帧，SPI数据接口收到数据后由EDMAC1(增强型直接内存存取控制器)传输至SRAMRX(接收端的静态随机存取存储器)，再由EDMAC0传给ALG(Algorithm，即算法)算法加密模块，ALG完成加密后的数据由EDMAC0传给SRAMTX(发送端的静态随机存取存储器)，再由EDMAC1传给SPI数据接口，以将加密后的数据发送至外部主机。

由此可见，虽然上述解决方案的传输机制和软件程序相对简单，但由于没有流水线机制，需要等待主机发送的一帧数据(比如128K字节)完全接受后再启动加密操作并通过SPI回传数据，也即，现有技术中的解决方案为半双工传输，总体传输效率较低，SPI数据接口性能不高。

因此，如何在提高传输效率的同时，提高SPI数据接口的性能是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于安全加密的SPI传输方法、装置、控制器、加密芯片及通信设备，以实现在提高传输效率的同时，提高SPI数据接口的性能。其具体方案如下：

一种基于安全加密的SPI传输方法，应用于第一控制器，包括：

将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，以便第二控制器从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器，以便所述第一控制器从相应发送缓存器中获取相应的加密数据并将获取到的加密数据发送至SPI数据接口；

当发送缓存器中出现最新加密数据并且所述第一控制器中仍有待处理原始数据流时，则从该发送缓存器中获取最新加密数据流，并将该最新加密数据流发送至所述SPI数据接口，同时将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器；

当每一原始数据流对应的加密数据流均被获取完毕，并且将所述每一原始数据流对应的加密数据流均发送至所述SPI数据接口，则完成SPI传输流程。

优选的，所述将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器的步骤之前，还包括：

获取所述SPI数据接口发送的原始数据帧；

根据预设规则，对所述原始数据帧进行分割处理，得到原始数据流集合。

优选的，所述将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器的步骤，包括：

根据预设的轮询调度优先级，将原始数据流集合中的每一原始数据流分别通过第一通道和第二通道轮流存入第一接收缓存器和第二接收缓存器中。

优选的，所述第二控制器从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器的步骤，包括：

所述第二控制器通过第三通道从所述第一接收缓存器中获取相应的原始数据流，并将该原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，通过第三通道将获得的加密数据流存入第一发送缓存器；

所述第二控制器通过第四通道从所述第二接收缓存器中获取相应的原始数据流，并将该原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，通过第四通道将获得的加密数据流存入第二发送缓存器。

优选的，所述根据预设的轮询调度优先级，将原始数据流集合中的每一原始数据流分别通过第一通道和第二通道轮流存入第一接收缓存器和第二接收缓存器中的步骤之前，还包括：

分别为第一通道和第二通道配置与第三通道和第四通道的硬件链接。

优选的，还包括：

将获取到的原始数据流旁通至预设的CRC模块进行校验；其中，获取到的原始数据流中包含有相应的CRC码；

将发送至所述SPI数据接口的加密数据旁通至预设的CRC模块进行编码。

相应的，本发明还公开了一种基于安全加密的SPI传输装置，包括：

目标原始数据发送模块，用于将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，以便第二控制器从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器，以便所述第一控制器从相应发送缓存器中获取相应的加密数据并将获取到的加密数据发送至SPI数据接口；

目标加密数据流获取模块，用于从相应的发送缓存器中获取相应的加密数据流；

当发送缓存器中出现最新加密数据并且所述第一控制器中仍有待处理原始数据流时，所述目标加密数据流获取模块还用于从该发送缓存器中获取最新加密数据流，并将该最新加密数据流发送至所述SPI数据接口，同时所述目标原始数据发送模块还用于将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器；

目标加密数据发送模块，用于将获取到的加密数据发送至SPI数据接口，当每一原始数据流对应的加密数据流均被获取完毕，并且将所述每一原始数据流对应的加密数据流均发送至所述SPI数据接口，则完成SPI传输流程。

相应的，本发明还公开了一种控制器，包括存储器和处理器，其中，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以下步骤：

将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，以便第二控制器从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器，以便所述第一控制器从相应发送缓存器中获取相应的加密数据并将获取到的加密数据发送至SPI数据接口；

当发送缓存器中出现最新加密数据并且所述第一控制器中仍有待处理原始数据流时，则从该发送缓存器中获取最新加密数据流，并将该最新加密数据流发送至所述SPI数据接口，同时将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器；

当每一原始数据流对应的加密数据流均被获取完毕，并且将所述每一原始数据流对应的加密数据流均发送至所述SPI数据接口，则完成SPI传输流程。

相应的，本发明还公开了一种控制器，包括存储器和处理器，其中，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以下步骤：

将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，以便第二控制器从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器，以便所述第一控制器从相应发送缓存器中获取相应的加密数据；

当发送缓存器中出现最新加密数据并且所述第一控制器中仍有待处理原始数据流时，则从该发送缓存器中获取最新加密数据流，并将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器；

当每一原始数据流对应的加密数据流均被获取完毕，并且将所述每一原始数据流对应的加密数据流均发送至所述SPI数据接口，则完成SPI传输流程。

相应的，本发明还公开了一种控制器，包括存储器和处理器，其中，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以下步骤：

从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器，以便所述第一控制器从相应发送缓存器中获取相应的加密数据；

当接收到所述加密模块发送的最新加密数据流并且所述第一控制器中仍有待处理原始数据流时，则将该最新加密数据流存入相应的发送缓存器中，同时从相应的接收缓存器中获取所述第一控制器存入的待处理原始数据流，以便所述第一控制器从相应的发送缓存器中获取最新加密数据流；

当获取到的每一原始数据流对应的加密数据流均被存入相应的发送缓存器中并且均被所述第一控制器获取完毕，则结束SPI传输流程。

相应的，本发明还公开了一种加密芯片，其特征在于，包括SPI数据接口、加密模块、如上述公开的第一控制器、第二控制器、接收缓存器和发送缓存器。

相应的，本发明还公开了一种通信设备，包括如前述公开的加密芯片。

本法明公开的一种基于安全加密的SPI传输方法，应用于第一控制器，包括：将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，以便第二控制器从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器，以便所述第一控制器从相应发送缓存器中获取相应的加密数据并将获取到的加密数据发送至SPI数据接口；当发送缓存器中出现最新加密数据并且所述第一控制器中仍有待处理原始数据流时，则从该发送缓存器中获取最新加密数据流，并将该最新加密数据流发送至所述SPI数据接口，同时将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器；当每一原始数据流对应的加密数据流均被获取完毕，并且将所述每一原始数据流对应的加密数据流均发送至所述SPI数据接口，则完成SPI传输流程。

可见，本发明公开的SPI传输方法，采用全双工的传输机制将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，然后第二控制器便可从对应的接收缓存器中获取相应的原始数据流，进而完成后续加密步骤，得到加密数据流并将加密数据流存入相应的发送缓存器中，以便于第一控制器从相应发送缓存器中获取相应加密数据流，并将获取到的加密数据发送至SPI数据接口，此外，若第一控制器在获取最新加密时，发现当前还有待处理原始数据流，则与此同时可将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器中，以此实现流水线式传输直至完成整个SPI传输流程，与现有技术相比，本发明公开的传输方法不需等待数据全部发送出去后或全部接收后才进入下一步骤，进而显著提高了数据传输效率，同时提高SPI数据接口性能。

需要说明的是，本发明公开的一种基于安全加密的SPI传输装置、控制器、加密芯片及通信设备所具有的有益效果与上述有益效果相似或相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的基于安全加密的SPI传输方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种基于安全加密的SPI传输方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种具体的基于安全加密的SPI传输方法流程图；

图4为本发明实施例公开的一种具体的基于安全加密的SPI传输方法中第一通道和第二通道分别与第三通道和第四通道的硬件链接配置示意图；

图5为本发明实施例公开的一种具体的基于安全加密的SPI传输方法中将获取到的原始数据流旁通至预设的CRC模块进行校验，以及将发送至所述SPI数据接口的加密数据旁通至预设的CRC模块进行编码的原理示意图；

图6为本发明实施例公开的一种基于安全加密的SPI传输装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于安全加密的SPI传输方法，应用于第一控制器，参见图2所示，该方法具体包括以下步骤：

步骤S11：将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，以便第二控制器从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器，以便所述第一控制器从相应发送缓存器中获取相应的加密数据并将获取到的加密数据发送至SPI数据接口。

需要说明的是，上述原始数据流集合可以是预先通过特定技术手段获得的数据流集合，也可以是需要进行传输时做相应预处理得到的原始数据流，本申请实施例对上述原始数据流的确定或者获取方式不做任何限定。

此外，本申请实施例中的SPI传输方法主要是针对数据传输，因此在第二控制器将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密的具体过程可参照现有技术，这并不是本发明的重点，只要第二控制器能获取到加密数据流并将加密数据流存入相应发送缓存器即可。

上述将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器可以是将每一数据流分别存入同一接收缓存器，也可以是分别存入预设的不同的接收缓存器，不管选取那种方式，只要内存允许即可。

步骤S12：当发送缓存器中出现最新加密数据并且所述第一控制器中仍有待处理原始数据流时，则从该发送缓存器中获取最新加密数据流，并将该最新加密数据流发送至所述SPI数据接口，同时将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器。

可以理解的是，步骤S12的表述是针对以下情况：当第一控制器在获取当前的加密数据流时发现自身还存在未处理完的或待发送的原始数据流时，可以在获取加密数据的同时将上述未处理完或待发送的原始数据流分别存入相应的接收缓存器中，具体的可根据实际情况设置相应的发送顺序和配置相应的接收缓存器。

步骤S13：当每一原始数据流对应的加密数据流均被获取完毕，并且将所述每一原始数据流对应的加密数据流均发送至所述SPI数据接口，则完成SPI传输流程。

可以理解的是，若每一原始数据流对应的加密数据流均被获取完，并且将所述每一原始数据流对应的加密数据流均发送至SPI数据接口时，说明第一控制器和第二控制器之间、第一控制器和SPI数据接口之间的SPI传输过程已结束。

可见，本申请实施例公开的SPI传输方法，采用全双工传输机制将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，然后第二控制器便可从对应的接收缓存器中获取相应的原始数据流，进而完成后续加密步骤，得到加密数据流并将加密数据流存入相应的发送缓存器中，以便于第一控制器从相应发送缓存器中获取相应加密数据流，并将获取到的加密数据发送至SPI数据接口，此外，若第一控制器在获取最新加密时，发现当前还有待处理原始数据流，则与此同时可将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器中，以此实现流水线式传输直至完成整个SPI传输流程，与现有技术相比，本发明公开的传输方法不需等待数据全部发送出去后或全部接收后才进入下一步骤，进而显著提高了数据传输效率，同时提高SPI数据接口性能。

本申请实施例还相应公开了一种具体的基于安全加密的SPI传输方法，应用于第一控制器，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。参见图3所示，具体包括以下步骤：

对于内存资源不宽裕但对处理速度有一定要求的设备的安全加密应用需求，本申请实施例的方案具体如下：

步骤S21：获取所述SPI数据接口发送的原始数据帧。

其中，SPI数据接口发送的原始数据帧是由外部主机发送给上述SPI数据接口的数据帧。

步骤S22：根据预设规则，对所述原始数据帧进行分割处理，得到原始数据流集合。

需要说明的是，当设备的内存资源不是很宽裕时，本申请实施例公开的SPI传输方法可对原始数据帧进行分割处理，例如对连续的128KB的数据帧按照每个数据流为1KB的规则进行分割，即将该128KB的数据帧分割为128个1KB的数据流，当然也可以按照其他规则进行分割，具体可根据实际情况而定，并申请实施例对此不做任何限制。

步骤S23：根据预设的轮询调度优先级，将原始数据流集合中的每一原始数据流分别通过第一通道和第二通道轮流存入第一接收缓存器和第二接收缓存器中。

需要说明的是，本申请实施例中采取PINGPONG结构(数据缓存手段)，即在传输通道中包含多组缓存器，本申请实施例以两组缓存器为例进行说明，但并非是对缓存器的数量进行限制。

可以理解的是，若是首次采用本申请实施例的传输方法，则在步骤S23之前，还可以具体包括：

分别为第一通道和第二通道配置与第三通道和第四通道的硬件链接。

具体的，例如参见图4所示，图4为本申请实施例中第一通道和第二通道分别与第三通道和第四通道的硬件链接配置示意图。配置EDMAC1(第一控制器)的CH1(第一通道)分别对应SRAMRX1(第一接收缓存器)和SRAMTX1(第一发送缓存器)，并通过硬件链接方式分别链接至EDMAC2(第二控制器)的CH3(第三通道)；同理，配置EDMAC1(第一控制器)的CH2(第二通道)分别对应SRAMRX2(第二接收缓存器)和SRAMTX2(第二发送缓存器)，并通过硬件链接方式分别链接至EDMAC2(第二控制器)的CH4(第四通道)，需要说明的是，每一控制器的通道间采取ROUNDROBIN优先级措施，以流存传输数据流。

可以理解的是，通过硬件链接触发控制器的通道启动，可减少软件代码量的同时，还可以提高传输速度。

步骤S24：第二控制器通过第三通道从所述第一接收缓存器中获取相应的原始数据流，并将该原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，通过第三通道将获得的加密数据流存入第一发送缓存器。

步骤S25：第二控制器通过第四通道从所述第二接收缓存器中获取相应的原始数据流，并将该原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，通过第四通道将获得的加密数据流存入第二发送缓存器。

可以理解的是，为了保证数据的准确性，本申请实施例公开的SPI传输方法还可以具体包括：

步骤S26：将获取到的原始数据流旁通至预设的CRC模块进行校验；其中，获取到的原始数据流中包含有相应的CRC码；将发送至所述SPI数据接口的加密数据旁通至预设的CRC模块进行编码。

具体的，参见图5所示，图5为本申请实施例中将获取到的原始数据流旁通至预设的CRC模块进行校验，以及将发送至所述SPI数据接口的加密数据旁通至预设的CRC模块进行编码的原理示意图。将包含有CRC码的原始数据流BYPASS(旁通)至预设的CRC模块进行校验，并将校验结果反馈给系统，其中，校验的字段长度是可配的，并且还可以记录最近的32个校验结果和具体出错位置。同理，还可以将加密数据旁通至上述CRC模块进行编码。由于收发的数据是通过BYPASS方式进行CRC校验，即由控制器控制的数据传输过程和CRC校验过程是并行的，而不是传统的将数据送到缓存器后再发送到CRC校验模块进行校验，因此该设计在保证数据准确性的同时减小了流水线的深度，提升了SPI数据接口的性能并减小了存储开销。

可见，本申请实施例考虑到内存资源不宽裕但对处理速度有一定要求的手机等设备安全加密应用的需求，采取多组缓存器实现全双工的流水线传输，使得外部主机收到加密数据流的延迟时间大大缩短，进而提高了SPI数据接口的性能，此外，采用将相应数据旁通至预设的CRC模块进行校验或编码的形式，在保证数据准确性的同时减小了流水线的深度，提升了SPI数据接口的性能并减小了存储开销。

相应的，本申请实施例还公开了一种基于安全加密的SPI传输装置，参见图6所示，该装置具体包括：

目标原始数据发送模块61，用于将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，以便第二控制器从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器，以便所述第一控制器从相应发送缓存器中获取相应的加密数据并将获取到的加密数据发送至SPI数据接口。

目标加密数据流获取模块62，用于从相应的发送缓存器中获取相应的加密数据流。

当发送缓存器中出现最新加密数据并且所述第一控制器中仍有待处理原始数据流时，所述目标加密数据流获取模块62还用于从该发送缓存器中获取最新加密数据流，并将该最新加密数据流发送至所述SPI数据接口，同时所述目标原始数据发送模块61还用于将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器。

目标加密数据发送模块63，用于将获取到的加密数据发送至SPI数据接口，当每一原始数据流对应的加密数据流均被获取完毕，并且将所述每一原始数据流对应的加密数据流均发送至所述SPI数据接口，则完成SPI传输流程。

需要说明的是，关于本实施例中各个模块之间的具体工作过程及带来的有益效果请参照本申请前述实施例公开的基于安全加密的SPI传输方法，在此不再赘述。

相应的，本申请实施例还公开了一种控制器，包括存储器和处理器，其中，上述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现以下步骤：

将原始数据流集合中的每一原始数据流分别存入相应的接收缓存器，以便第二控制器从相应接收缓存器中获取相应原始数据流，并将获取到的原始数据流发送至预设的加密模块进行加密后，将得到的加密数据流存入相应的发送缓存器，以便所述第一控制器从相应发送缓存器中获取相应的加密数据并将获取到的加密数据发送至SPI数据接口；当发送缓存器中出现最新加密数据并且所述第一控制器中仍有待处理原始数据流时，则从该发送缓存器中获取最新加密数据流，并将该最新加密数据流发送至所述SPI数据接口，同时将待处理原始数据流存入相应的接收缓存器；当每一原始数据流对应的加密数据流均被获取完毕，并且将所述每一原始数据流对应的加密数据流均发送至所述SPI数据接口，则完成SPI传输流程。

需要说明的是，上述处理器还用于执行所述存储器中存储的计算机程序以实现本文前述实施例中公开的基于安全加密的SPI传输方法中第一控制器执行的其他步骤，具体参照前文，在此不再赘述。

需要说明的是，本申请实施例的技术部分和相应有益效果的具体内容可参见本文上述实施例，在此不再赘述。

进一步的，本申请实施例还公开了一种加密芯片，包括SPI数据接口、加密模块、如上述公开的第一控制器、第二控制器、接收缓存器和发送缓存器。

需要说明的是，本申请实施例的技术部分和相应有益效果的具体内容可参见本文上述实施例，在此不再赘述。

进一步的，本申请实施例还公开了一种通信设备，包括如前述公开的加密芯片。

需要说明的是，本申请实施例的技术部分和相应有益效果的具体内容可参见本文上述实施例，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种基于安全加密的SPI传输方法、装置、控制器、加密芯片及通信设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。