一种spi总线扩展系统及其通讯方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种总线电路及其通讯方法，特别是涉及一种SPI总线扩展系统及其通讯方法。
【背景技术】
[0002]串行外设接口(Serial Peripheral Interface，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，不仅节约了芯片的管脚，还能为PCB的布局节省空间，提供方便。
[0003]SPI可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置包括FLASHRAM、网络控制器、IXD显示驱动器、A/D转换器和M⑶等。SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线:串行时钟线(CLK )、主机输入/从机输出数据线MIS0、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的片选数据线CS。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 SPI通信协议。
[0004]随着嵌入式应用的不断发展，嵌入式设备中接入的SPI设备也越来越多。当接入的SPI设备数量超出CPU的限制时，一般使用额外的GP1管脚来实现。
[0005]但是，这样的处理方式具有以下不足:
[0006](I)占用了宝贵的CPU管脚资源；
[0007](2)通过GP1扩展的SPI接口一般采用软件模拟的方式来进行SPI通讯，使得通讯速率受到限制。
【发明内容】
[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种SPI总线扩展系统及其通讯方法，利用微处理器和若干个多路控制器实现SPI总线的扩展，且无需占用CPU管脚资源，适用性强。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种SPI总线扩展系统，包括一个微处理器和四个多路控制器;所述微处理器与CPU的SPI接口相连接;所述四个多路控制器的输入端分别与CPU的SPI接口的四个引脚相连，由每个多路控制器的输出端的一路引脚组成一个扩展后的SPI接口；所述四个多路控制器的地址选择引脚分别与单片机的地址选择引脚相连。
[0010]根据上述的SPI总线扩展系统，其中:所述微处理器采用单片机。
[0011]根据上述的SPI总线扩展系统，其中:扩展后的SPI接口的个数与多路控制器的路数相同。
[0012]同时，本发明还提供一种根据上述任一所述的SPI总线扩展系统的扩展方法，包括以下步骤:
[0013]当CPU与准备SPI设备进行通讯时，CPU向单片机发送SPI接口编号；单片机根据所述SPI接口编号控制多路控制器接通对应的扩展SPI接口，从而连通CPU与所接通的SPI接口之间的SPI通道；
[0014]当CPU与SPI设备进行通讯时，单片机持续监听片选信号；当片选信号由低电平变成高电平时，一次SPI通讯结束，单片机控制多路控制器恢复初始状态，并监听下一次SPI通讯。
[0015]根据上述的SPI总线扩展系统的扩展方法，其中:所述SPI接口编一个字节。
[0016]根据上述的SPI总线扩展系统的扩展方法，其中:所述单片机接收到所述SPI接口编号后，通过地址选择引脚控制多路控制器接通对应的扩展SPI接口。
[0017]根据上述的SPI总线扩展系统的扩展方法，其中:当一次SPI通讯结束后，单片机控制多路控制器切断所接通的扩展SPI接口。
[0018]如上所述，本发明的SPI总线扩展系统及其通讯方法，具有以下有益效果:
[0019](I)便于将一个SPI接口扩展为多个SPI接口，从而节约GP1资源；
[0020](2)扩展后的每一个SPI接口具有和原SPI接口相同的通讯特性；
[0021](3)无需过多的成本，适用性强。
【附图说明】
[0022]图1显示为本发明的SPI总线扩展系统的一个优选实施例的电路结构示意图；
[0023]图2显示为本发明的SPI总线扩展方法的执行过程示意图；
[0024]图3显示为本发明的SPI总线扩展方法的流程图。
[0025]元件标号说明
[0026]I微处理器
[0027]21多路控制器
[0028]22多路控制器
[0029]23多路控制器
[0030]24多路控制器
【具体实施方式】
[0031]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0033]参照图1，本发明的SPI总线扩展系统包括一个微处理器I和四个多路控制器(21、22、23和24)。微处理器I与CPU的SPI接口相连接；四个多路控制器(21、22、23和24)的输入端分别与CPU的SPI接口的四个引脚相连，由每个多路控制器的输出端的一路引脚组成一个扩展后的SPI接口；四个多路控制器(21、22、23和24)的地址选择引脚(Al和A0)分别与单片机的地址选择信号引脚(AGPAO)相连。
[0034]其中，SPI接口的四个引脚分别为串行时钟线(CLK)、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的片选数据线CS。
[0035]优选地，微处理器I采用单片机。
[0036]其中，本发明的SPI总线扩展系统所扩展的SPI接口的个数与多路控制器的路数相同。即多路控制器包含有多少路，即可扩展出多少个SPI接口。
[0037]参照图2，采用本发明的SPI总线扩展系统进行SPI通讯时，
[0038]当CHJ准备与SPI设备进行通讯时，首先CHJ向单片机发送一个字节的SPI接口编号；单片机接收到该SPI接口编号后，通过地址选择引脚控制多路控制器接通对应的扩展SPI接口。至此，CPU与所接通的扩展SPI接口之间的SPI通道完全连通，即可与SPI设备进行正常的SPI通讯。
[0039]当CPU与SPI设备进行通讯时，单片机持续监听片选信号(CS)。当片选信号(CS)由低电平变成高电平时，一次SPI通讯结束。单片机控制多路控制器恢复初始状态，并监听下一次SPI通讯。
[0040]参照图3，本发明的SPI总线扩展系统的通讯方法包括以下步骤:
[0041 ] 步骤S1、当CPU与准备SPI设备进行通讯时，CPU向单片机发送SPI接口编号;单片机根据该SPI接口编号控制多路控制器接通对应的扩展SPI接口，从而连通CPU与所接通的扩展SPI接口之间的SPI通道。
[0042]具体地，当CPU准备与SPI设备进行通讯时，首先CPU向单片机发送一个字节的SPI接口编号;单片机接收到该SPI接口编号后，通过片选信号引脚控制多路控制器接通对应的扩展SPI接口。至此，CPU与所接通的扩展SPI接口之间的SPI通道完全连通，即可与SPI设备进行正常的SPI通讯。
[0043]步骤S2、当CPU与SPI设备进行通讯时，单片机持续监听CS信号；当CS信号由低电平变为高电平时，一次SPI通讯结束后，单片机控制多路控制器恢复初始状态，并监听下一次SPI通讯。
[0044]具体地，当一次SPI通讯结束后，单片机控制多路控制器切断所接通的扩展SPI接口，使之恢复初始状态，并监听下一次SPI通讯。
[0045]综上所述，本发明的SPI总线扩展系统及方法便于将一个SPI接口扩展为多个SPI接口，从而节约GP1资源;扩展后的每一个SPI接口具有和原SPI接口相同的通讯特性;无需过多的成本，适用性强。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0046]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种SPI总线扩展系统，其特征在于:包括一个微处理器和四个多路控制器； 所述微处理器与CHJ的SPI接口相连接； 所述四个多路控制器的输入端分别与CPU的SPI接口的四个引脚相连，由每个多路控制器的输出端的一路引脚组成一个扩展后的SPI接口；所述四个多路控制器的地址选择引脚分别与单片机的地址选择引脚相连。2.根据权利要求1所述的SPI总线扩展系统，其特征在于:所述微处理器采用单片机。3.根据权利要求1所述的SPI总线扩展系统，其特征在于:扩展后的SPI接口的个数与多路控制器的路数相同。4.一种根据权利要求1-3之一所述的SPI总线扩展系统的扩展方法，其特征在于:包括以下步骤: 当CPU与准备SPI设备进行通讯时，CPU向单片机发送SPI接口编号;单片机根据所述SPI接口编号控制多路控制器接通对应的扩展SPI接口，从而连通CPU与所接通的SPI接口之间的SPI通道； 当CPU与SPI设备进行通讯时，单片机持续监听片选信号；当片选信号由低电平变成高电平时，一次SPI通讯结束，单片机控制多路控制器恢复初始状态，并监听下一次SPI通讯。5.根据权利要求4所述的SPI总线扩展系统的扩展方法，其特征在于:所述SPI接口编号为一个字节。6.根据权利要求4所述的SPI总线扩展系统的扩展方法，其特征在于:所述单片机接收到所述SPI接口编号后，通过地址选择引脚控制多路控制器接通对应的扩展SPI接口。7.根据权利要求4所述的SPI总线扩展系统的扩展方法，其特征在于:当一次SPI通讯结束后，单片机控制多路控制器切断所接通的扩展SPI接口。
【专利摘要】本发明提供一种SPI总线扩展系统及其通讯方法，包括一个微处理器和四个多路控制器；所述微处理器与CPU的SPI接口相连接；所述四个多路控制器的输入端分别与CPU的SPI接口的四个引脚相连，由每个多路控制器的输出端的一路引脚组成一个扩展后的SPI接口；所述四个多路控制器的地址选择引脚分别与单片机的地址选择引脚相连。本发明的SPI总线扩展系统及其通讯方法便于将一个SPI接口扩展为多个SPI接口，从而节约GPIO资源；扩展后的每一个SPI接口具有和原SPI接口相同的通讯特性；无需过多的成本，适用性强。
【IPC分类】G06F13/42, G06F13/40
【公开号】CN105550147
【申请号】CN201510922961
【发明人】杨鹰
【申请人】上海华冠电子设备有限责任公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月11日