支持單線SPI接口的燒錄技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　摘要：常規(guī)的SPI接口總線是雙數(shù)據(jù)線全雙工的同步通訊總線，在芯片的管腳上占用四根線。這里將介紹一種半雙工的，單數(shù)據(jù)線，且編程器作為從機(jī)的通訊協(xié)議，這次的通訊時(shí)鐘比較高，達(dá)到了10MHz。

　　1、標(biāo)準(zhǔn)的SPI通訊協(xié)議

　　SPI是串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface)的縮寫，是一種高速，全雙工，同步的通訊協(xié)議。SPI

　　通常需要四根線，它們是MOSI(數(shù)據(jù)輸出)、MISO(數(shù)據(jù)輸入)、SCLK(時(shí)鐘)、SS(片選)。

　　(1) MOSI - 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入;

　　(2) MISO – 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出;

　　(3) SCLK – 時(shí)鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生;

　　(4) SS – 從設(shè)備使能信號，有主設(shè)備控制;

　　圖1 SPI標(biāo)準(zhǔn)通訊接口

　　SPI通訊接口的優(yōu)點(diǎn)是傳輸數(shù)據(jù)快，能達(dá)到幾兆到幾十兆，并且沒有系統(tǒng)開銷。但是，SPI總線的缺點(diǎn)也比較明顯，主要是沒有指定的流控制，也沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù)。

　　2.單線SPI接口

　　還有一種另類的SPI通訊接口方式。這種SPI接口在標(biāo)準(zhǔn)SPI接口上做修改，由原來的兩根數(shù)據(jù)線改為一根數(shù)據(jù)線。這樣，通訊方式也成為半雙工的通訊方，在接線上面，顯得更簡約了。

　　圖2 SPI單線通訊接口

　　3.讓編程器當(dāng)從機(jī)的SPI單線通訊接口

　　在編程界，遇到特殊編程接口的芯片已經(jīng)成為家常便飯。因?yàn)橛袝r(shí)候，芯片為了設(shè)計(jì)更優(yōu)的編程方式，會采用一些少見的，奇葩的通訊方式。

　　在支持MAXIM部分芯片的編程時(shí)，該芯片采取的是芯片當(dāng)主機(jī)的單數(shù)據(jù)線的SPI通訊，其通訊特點(diǎn)是：

　　(1) TCLK由始至終都是由芯片產(chǎn)生，編程器接收時(shí)鐘;

　　(2) 時(shí)鐘頻率較高，達(dá)到10MHz;

　　(3) 通訊方式是芯片每收到一個(gè)字節(jié)后立刻返回一個(gè)字節(jié)。

　　其數(shù)據(jù)通訊見下圖(注：圖片來源于編程手冊)。由于在通訊過程中不會發(fā)生主從互換的問題，因此使能腳SS也是可以忽視的。

　　圖3 編程器當(dāng)從機(jī)的單數(shù)據(jù)線SPI通訊

　　對于該系列的芯片，由于通訊時(shí)鐘頻率較高，要對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，編程器的采樣時(shí)鐘至少為20MHz，而且還需要硬件很好地兼容，并且編程器發(fā)送完數(shù)據(jù)后必須立刻切換為接收狀態(tài)，一般的編程器很難達(dá)到這種苛刻的要求。

　　在這里采用的處理方案是使用超高速處理器的P800-ISP對其進(jìn)行支持。下圖是截取從邏輯分析儀上捕捉到燒寫過程的一段通訊波形，明顯看到，時(shí)鐘的脈寬為50ns(對應(yīng)的時(shí)鐘頻率為10MHz)。

　　圖4 單線SPI通訊波形

　　該單線SPI編程接口的總結(jié)如下：

　　優(yōu)點(diǎn):是接線少(實(shí)際用到的線只需要兩根)、通訊快、數(shù)據(jù)簡單;

　　缺點(diǎn)：但高頻通訊時(shí)對從機(jī)要求苛刻，需要兼容高頻率采樣和收發(fā)狀態(tài)的切換能力(如，發(fā)送數(shù)據(jù)后馬上切換到接收狀態(tài))。