支持单线SPI接口的烧录技术实现方案 全双工, 技术, 接口, 外设

porereading

摘要：常规的SPI接口总线是双数据线全双工的同步通讯总线，在芯片的管脚上占用四根线。这里将介绍一种半双工的，单数据线，且编程器作为从机的通讯协议，这次的通讯时钟比较高，达到了10MHz。

1、标准的SPI通讯协议
SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速，全双工，同步的通讯协议。SPI
通常需要四根线，它们是MOSI（数据输出）、MISO（数据输入）、SCLK（时钟）、SS（片选）。
（1）MOSI - 主设备数据输出，从设备数据输入；
（2）MISO – 主设备数据输入，从设备数据输出；
（3）SCLK – 时钟信号，由主设备产生；
（4）SS – 从设备使能信号，有主设备控制；


图1 SPI标准通讯接口

SPI通讯接口的优点是传输数据快，能达到几兆到几十兆，并且没有系统开销。但是，SPI总线的缺点也比较明显，主要是没有指定的流控制，也没有应答机制确认是否接收到数据。

2.单线SPI接口
还有一种另类的SPI通讯接口方式。这种SPI接口在标准SPI接口上做修改，由原来的两根数据线改为一根数据线。这样，通讯方式也成为半双工的通讯方，在接线上面，显得更简约了。


图2 SPI单线通讯接口

3.让编程器当从机的SPI单线通讯接口
在编程界，遇到特殊编程接口的芯片已经成为家常便饭。因为有时候，芯片为了设计更优的编程方式，会采用一些少见的，奇葩的通讯方式。

在支持MAXIM部分芯片的编程时，该芯片采取的是芯片当主机的单数据线的SPI通讯，其通讯特点是：
（1）TCLK由始至终都是由芯片产生，编程器接收时钟；
（2）时钟频率较高，达到10MHz;
（3）通讯方式是芯片每收到一个字节后立刻返回一个字节。
其数据通讯见下图（注：图片来源于编程手册）。由于在通讯过程中不会发生主从互换的问题，因此使能脚SS也是可以忽视的。


图3 编程器当从机的单数据线SPI通讯

对于该系列的芯片，由于通讯时钟频率较高，要对数据进行采样，编程器的采样时钟至少为20MHz，而且还需要硬件很好地兼容，并且编程器发送完数据后必须立刻切换为接收状态，一般的编程器很难达到这种苛刻的要求。

在这里采用的处理方案是使用超高速处理器的P800-ISP对其进行支持。下图是截取从逻辑分析仪上捕捉到烧写过程的一段通讯波形，明显看到，时钟的脉宽为50ns（对应的时钟频率为10MHz）。


图4 单线SPI通讯波形

该单线SPI编程接口的总结如下：
优点:是接线少（实际用到的线只需要两根）、通讯快、数据简单；

缺点：但高频通讯时对从机要求苛刻，需要兼容高频率采样和收发状态的切换能力（如，发送数据后马上切换到接收状态）。