一种spi总线与can总线协议转换电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种SPI总线与CAN总线协议转换电路，还涉及一种SPI总线与CAN总线协议转换方法，属于总线转换技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业现代化的程度越来越高，现场总线技术在工业控制领域起着越来越重要的作用。然而，为了使工业控制组网变得更加灵活，同一个网络中有时会需要多种不同的总线，使得不同总线协议之间的转换成为工业控制领域中一项关键技术。而SPI总线是嵌入式系统应用中非常广泛的接口标准，许多器件厂家都使用该标准，主要原因是SPI总线使用处理器引脚少，传输速度快，同一 SPI总线上可挂接多个SPI接口等。在一些嵌入式单片微型计算机应用系统中，在可用极少引脚的前提下，利用SPI总线与CAN总线转换方法是一种既经济又方便的接口扩展方法。
[0003]目前，研究SPI总线与CAN总线的转换方法有很多，但都是需要专用CPU进行SPI协议与CAN总线协议控制转换，一般均采用多个芯片模块化实现，类似于工控机处理方式，存在电路体积大，成本尚，应用不灵活的缺点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种SPI总线与CAN总线协议转换电路，解决现有技术中SPI总线与CAN总线转换需要多个芯片模块化组装实现，导致电路体积大、可靠性低、扩展不灵活等问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种SPI总线与CAN总线协议转换电路，包括SPI模块、CAN模块、实现SPI数据与CAN总线数据透明转换的协议转换单元以及对SPI模块与CAN模块进行初始化管理的逻辑控制管理单元；
所述SPI模块包括SPI移位控制单元、连接在SPI移位控制单元输出端的发送FIFO和连接在SPI移位控制单元输入端的接收FIFO，所述CAN模块包括CAN逻辑控制单元、连接在CAN逻辑控制单元输入端的发送缓冲器和连接在CAN逻辑控制单元输出端的接收缓冲器；将SPI数据转换为CAN总线数据时，协议转换单元从SPI模块的发送FIFO中读出数据，依据地址信息分别转换为CAN总线帧信息、ID识别码、数据，并存入CAN模块的发送缓冲器中，最终通过CAN逻辑控制单元从TX端口发送CAN报文信息；
将CAN总线数据转换为SPI数据传输时，协议转换单元从CAN模块的接收缓冲器中读出CAN总线数据，并将CAN总线的帧信息、ID识别码、数据依次存入SPI模块的接收FIFO中，协议转换单元对接收FIFO读写信号、地址、数据进行管理，依据SPI数据格式将CAN总线数据转换为串行数据，并在SPI模块时钟SCK、片选SCS信号有效时从串行数据输出端口SDO发送数据。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种SPI总线与CAN总线协议转换方法，包括如下步骤:步骤一:通过SPI模块对串行输入数据进行解码，根据相应的地址、数据进行管理，配置CAN模块寄存器，并对电路内部SPI模块的FIFO地址、数据、读写信号进行控制管理；步骤二:当SPI模块的SDI端口有串行数据输入时，每位数据在串行时钟SCK的上升沿被采样，并进行串行移位转换，将串行数据解码成并行数据，依据解码的地址ADDR将需要传输的数据存入发送FIFO中，并通知CAN模块有数据需要转换传输；
步骤三:CAN模块接收到指令后，从SPI模块的发送FIFO中读出数据，并送入CAN模块的发送缓冲器，依据CAN逻辑控制单元的CAN协议控制逻辑从TX端口发送CAN数据；步骤四:当CAN模块的RX端口接收到CAN数据后，CAN逻辑控制单元首先将CAN数据解码，依据CAN协议将CAN帧信息、ID识别码、数据存入接收缓冲器，并通知SPI模块有CAN数据需要转换传输；SPI模块接收到指令后，从CAN模块的接收缓冲器读出CAN数据，并存入SPI模块的接收FIFO中，依据SPI协议从串行数据输出端口 SDO发送CAN数据。
[0007]所述SDI端口输入的串行数据共有16位，其中8位数据DATA，8位地址ADDR。
[0008]步骤四中当CAN模块的RX端口接收到CAN数据后，通过内部的验收滤波器、位时序逻辑和位流处理器，将接收到的CAN数据进行转换后存入CAN模块的接收缓冲器中。
[0009]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是:
本发明提供的SPI总线与CAN总线协议转换电路是一个集SPI总线接口、CAN总线接口的专用单片集成电路，不需专用的CPU进行控制，按照SPI协议与CAN总线协议自动进行协议转换，控制简单，可靠性高；另外具有电路接口少的优点，只含有SPI与CAN总线的标准接口，既可满足工业控制中不同协议间的转换，也可应用于带有SPI总线与CAN总线的接口扩展领域。
【附图说明】
[0010]图1是本发明提供的SPI总线与CAN总线协议转换电路。
[0011]图2是SPI模块传输数据格式。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0013]如图1所示，SPI总线与CAN总线协议转换电路包括逻辑控制管理单元、SPI模块、CAN模块和协议转换单元。SPI模块包括SPI移位控制单元、连接在SPI移位控制单元输出端的发送FIFO和连接在SPI移位控制单元输入端的接收FIFO。CAN模块包括CAN逻辑控制单元、连接在CAN逻辑控制单元输入端的发送缓冲器和连接在CAN逻辑控制单元输出端的接收缓冲器。
[0014]下面对SPI总线与CAN总线协议转换电路中各部分的工作原理作进一步详细描述，具体如下:
(I)逻辑控制管理单元
逻辑控制管理单元主要对SPI模块与CAN模块进行初始化管理，通过SPI模块对串行输入数据进行解码，根据相应的地址、数据进行管理，配置CAN模块寄存器，并对电路内部SPI模块的FIFO地址、数据、读写信号进行控制管理。
[0015](2) SPI 模块
SPI模块主要对SPI发送、接收数据进行编解码移位控制，总共有四个端口:
SCS:片选信号输入，低有效。
[0016]SCK:串行时钟。
[0017]SD1:串行数据输入。
[0018]SD0:串行数据输出。
[0019]SDI输入数据共有16位，其中8位数据DATA，8位地址ADDR，数据格式如图2所示。当SDI端口有串行数据输入时，每位数据在SCK的上