一种通信系统及方法转让专利

申请号 : CN202311368797.6

文献号 : CN117118777B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 赵合高元元

申请人 : 合肥为国半导体有限公司

摘要 :

本申请提出一种通信系统及方法,主机单元的时钟信号引脚连接于第1个从机单元的第一时钟信号引脚,第i个从机单元的第二时钟信号引脚连接于第i+1个从机单元的第一时钟信号引脚;主机单元的数据信号引脚连接于第1个从机单元的第一数据信号引脚,第i个从机单元的第二数据信号引脚连接于第i+1个从机单元的第一数据信号引脚。通过从机单元内部的两个引脚完成跳线功能,不需要单独引出用于并联各个从机单元的信号线,从而不会与从机单元的其他走线发生冲突,可以避免出现跳线的情况。

权利要求 :

1.一种通信系统,其特征在于,所述通信系统包括主机单元和N个从机单元;

所述主机单元的时钟信号引脚连接于第1个所述从机单元的第一时钟信号引脚,第i个所述从机单元的第二时钟信号引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一时钟信号引脚,构成时钟信号通道;

所述主机单元的数据信号引脚连接于第1个所述从机单元的第一数据信号引脚,第i个所述从机单元的第二数据信号引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一数据信号引脚,构成数据信号通道;

其中,1≤i

所述主机单元用于通过所述时钟信号通道向所述N个从机单元发送时钟信号;

所述主机单元用于通过所述数据信号通道向所述N个从机单元发送数据信号;

所述N个从机单元用于在接收到所述数据信号为同步信号编码后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令;

所述N个从机单元用于在接收到的所述数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第一预设时间间隔,通过所述数据信号通道向所述主机单元反馈从机数据;

所述N个从机单元分别对应N个第一预设时间间隔,第m个所述从机单元在接收到第一预设类型的主机请求后,等待其对应的第一预设时间间隔,通过所述数据信号通道向所述主机单元串行传输第m个所述从机单元的从机数据,1≤m≤N。

2.如权利要求1所述的通信系统,其特征在于从第1个所述从机单元对应的第一预设时间间隔到第N个所述从机单元对应的第一预设时间间隔依次增长。

3.如权利要求1所述的通信系统,其特征在于,在第i个所述从机单元的配对引脚之间设置有中继组件;

所述配对引脚指第一时钟信号引脚与第二时钟信号引脚和第一数据信号引脚与第二数据信号引脚中的任意一组。

4.如权利要求3所述的通信系统,其特征在于,所述中继组件包括偶数级的反相器。

5.如权利要求1‑4任一项所述的通信系统,其特征在于,所述数据信号通道和所述时钟信号通道采用双沿触发方式处理数据。

6.如权利要求1‑4任一项所述的通信系统,其特征在于,

第i个所述从机单元的第二电源引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一电源引脚,构成电源通道;

第1个所述从机单元的第一电源引脚用于接入电源,或者第N个所述从机单元的第二电源引脚用于接入电源,或者所述电源通道用于接入电源;

其中,第i个所述从机单元的第一电源引脚设置于第i个所述从机单元的第三侧,第i个所述从机单元的第二电源引脚设置于第i个所述从机单元的第四侧。

7.一种通信系统,其特征在于,所述通信系统包括主机单元和N个从机单元;

所述主机单元的时钟信号引脚连接于第1个所述从机单元的第一时钟信号引脚,第i个所述从机单元的第二时钟信号引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一时钟信号引脚,构成时钟信号通道;

所述主机单元的数据信号引脚连接于第1个所述从机单元的第一数据信号引脚,第i个所述从机单元的第二数据信号引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一数据信号引脚,构成数据信号通道;

其中,1≤i

所述主机单元用于通过所述时钟信号通道向所述N个从机单元发送时钟信号;

所述主机单元用于通过所述数据信号通道向所述N个从机单元发送数据信号;

所述N个从机单元用于在接收到所述数据信号为同步信号编码后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令;

所述N个从机单元用于在接收到的所述数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第一预设时间间隔,通过所述数据信号通道向所述主机单元反馈从机数据;

每一个所述从机单元均设有缓存,第m个所述从机单元的缓存,用于存储第m+1个所述从机单元通过所述数据信号通道回传的数据,1≤m

第k个所述从机单元在接收到第一预设类型的主机请求后,通过所述数据信号通道,将自身的从机数据传输给第k‑1个所述从机单元,在自身的从机数据传输完成后,将其缓存中的从机数据传输给第k‑1个所述从机单元,2≤k≤N;

第1个所述从机单元在接收到第一预设类型的主机请求后,通过所述数据信号通道,将自身的从机数据传输给所述主机单元,在自身的从机数据传输完成后,将其缓存中的从机数据传输给所述主机单元。

8.如权利要求7所述的通信系统,其特征在于,在第i个所述从机单元的配对引脚之间设置有中继组件;

所述配对引脚指第一时钟信号引脚与第二时钟信号引脚和第一数据信号引脚与第二数据信号引脚中的任意一组。

9.如权利要求8所述的通信系统,其特征在于,所述中继组件包括偶数级的反相器。

10.如权利要求7‑9任一项所述的通信系统,其特征在于,所述数据信号通道和所述时钟信号通道采用双沿触发方式处理数据。

11.如权利要求7‑9任一项所述的通信系统,其特征在于,

第i个所述从机单元的第二电源引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一电源引脚,构成电源通道;

第1个所述从机单元的第一电源引脚用于接入电源,或者第N个所述从机单元的第二电源引脚用于接入电源,或者所述电源通道用于接入电源;

其中,第i个所述从机单元的第一电源引脚设置于第i个所述从机单元的第三侧,第i个所述从机单元的第二电源引脚设置于第i个所述从机单元的第四侧。

12.一种通信系统,其特征在于,所述通信系统包括主机单元和N个从机单元;

所述主机单元的时钟信号引脚连接于第1个所述从机单元的第一时钟信号引脚,第i个所述从机单元的第二时钟信号引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一时钟信号引脚,构成时钟信号通道;

所述主机单元的数据信号引脚连接于第1个所述从机单元的第一数据信号引脚,第i个所述从机单元的第二数据信号引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一数据信号引脚,构成数据信号通道;

其中,1≤i

其中,第i个所述从机单元的第一同步信号引脚设置于第i个所述从机单元的第一侧,第i个所述从机单元的第二同步信号引脚设置于第i个所述从机单元的第二侧。

13.如权利要求12所述的通信系统,其特征在于,

所述主机单元用于通过所述时钟信号通道向所述N个从机单元发送时钟信号;

所述主机单元用于通过所述数据信号通道向所述N个从机单元发送数据信号;

所述主机单元用于通过所述同步信号通道向所述N个从机单元发送同步信号;

所述N个从机单元用于在接收到所述同步信号后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令;

所述N个从机单元用于当接收到的所述数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第二预设时间间隔,通过所述同步信号通道向所述主机单元反馈从机数据;

和/或,所述N个从机单元用于在接收到所述同步信号后,等待第二预设时间间隔,通过所述同步信号通道向所述主机单元反馈从机数据。

14.如权利要求13所述的通信系统,其特征在于,所述N个从机单元分别对应N个第二预设时间间隔,且从第1个所述从机单元对应的第二预设时间间隔到第N个所述从机单元对应的第二预设时间间隔依次增长;

第m个所述从机单元在接收到所述同步信号后,等待其对应的第二预设时间间隔,通过所述同步信号通道向所述主机单元串行传输第m个所述从机单元的从机数据,1≤m≤N。

15.如权利要求13所述的通信系统,其特征在于,每一个所述从机单元均设有缓存,第m个所述从机单元的缓存,用于存储第m+1个所述从机单元通过所述同步信号通道回传的数据,1≤m

第k个所述从机单元在接收到第一预设类型的主机请求后,通过所述同步信号通道,将自身的从机数据传输给第k‑1个所述从机单元,在自身的从机数据传输完成后,将其缓存中的从机数据传输给第k‑1个所述从机单元,2≤k≤N;

第1个所述从机单元在接收到第一预设类型的主机请求后,通过所述同步信号通道,将自身的从机数据传输给所述主机单元,在自身的从机数据传输完成后,将其缓存中的从机数据传输给所述主机单元。

16.如权利要求12所述的通信系统,其特征在于,在第i个所述从机单元的配对引脚之间设置有中继组件;

所述配对引脚指第一时钟信号引脚与第二时钟信号引脚和第一数据信号引脚与第二数据信号引脚中的任意一组。

17.如权利要求16所述的通信系统,其特征在于,所述中继组件包括偶数级的反相器。

18.如权利要求12‑17任一项所述的通信系统,其特征在于,所述数据信号通道和所述时钟信号通道采用双沿触发方式处理数据。

19.如权利要求12‑17任一项所述的通信系统,其特征在于,第i个所述从机单元的第二电源引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一电源引脚,构成电源通道;

第1个所述从机单元的第一电源引脚用于接入电源,或者第N个所述从机单元的第二电源引脚用于接入电源,或者所述电源通道用于接入电源;

其中,第i个所述从机单元的第一电源引脚设置于第i个所述从机单元的第三侧,第i个所述从机单元的第二电源引脚设置于第i个所述从机单元的第四侧。

20.一种通信方法,其特征在于,应用于权利要求12所述的通信系统,所述方法包括:所述主机单元通过所述时钟信号通道向所述N个从机单元发送时钟信号;

所述主机单元通过所述数据信号通道向所述N个从机单元发送数据信号;

所述主机单元通过所述同步信号通道向所述N个从机单元发送同步信号;

所述N个从机单元在接收到所述同步信号后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令;

所述N个从机单元当接收到的所述数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第二预设时间间隔,通过所述同步信号通道向所述主机单元反馈从机数据;

和/或,所述N个从机单元用于在接收到所述同步信号后,等待第二预设时间间隔,通过所述同步信号通道向所述主机单元反馈从机数据。

21.一种通信方法,其特征在于,应用于权利要求1或7所述的通信系统,所述方法包括:所述主机单元通过所述时钟信号通道向所述N个从机单元发送时钟信号;

所述主机单元通过所述数据信号通道向所述N个从机单元发送数据信号;

所述N个从机单元在接收到所述数据信号为同步信号编码后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令;

所述N个从机单元在接收到的所述数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第一预设时间间隔,通过所述数据信号通道向所述主机单元反馈从机数据。

说明书 :

一种通信系统及方法

技术领域

[0001] 本申请涉及通信领域,具体而言,涉及一种通信系统及方法。

背景技术

[0002] 在通讯协议中,常见的有S‑wire、I2C以及SPI协议。其中,S‑wire(Single wire)协议只需要一根信号线,连接方式简单,但因为没有CLK同步,所以能传输的信号带宽有限。I2C(Inter‑Integrated Circuit)协议需要两根信号线,其中一根信号线为CLK(SCL),另一根信号线为Data(SDA),常用于几百k到几MHz的信号频率。SPI(Seriel Peripheral Interface)标准协议需要四根信号线,分别为MISO、MOSI、SCLK和CS,因为输入和输出信号线分开,所以速度可以达到几十MHz。
[0003] 在要求通讯速度(带宽)的系统中多选用SPI协议,同时由于其信号线数量较多,也给其走线布局带来了困扰。

发明内容

[0004] 本申请的目的在于提供一种通信系统及方法,以至少部分改善上述问题。
[0005] 为了实现上述目的,本申请实施例采用的技术方案如下:
[0006] 第一方面,本申请实施例提供一种通信系统,所述通信系统包括主机单元和N个从机单元;所述主机单元的时钟信号引脚连接于第1个所述从机单元的第一时钟信号引脚,第i个所述从机单元的第二时钟信号引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一时钟信号引脚,构成时钟信号通道;所述主机单元的数据信号引脚连接于第1个所述从机单元的第一数据信号引脚,第i个所述从机单元的第二数据信号引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一数据信号引脚,构成数据信号通道;其中,1≤i
[0007] 第二方面,在第一方面的基础上,所述主机单元的同步信号引脚连接于第1个所述从机单元的第一同步信号引脚,第i个所述从机单元的第二同步信号引脚连接于第i+1个所述从机单元的第一同步信号引脚,构成同步信号通道;其中,第i个所述从机单元的第一同步信号引脚设置于第i个所述从机单元的第一侧,第i个所述从机单元的第二同步信号引脚设置于第i个所述从机单元的第二侧。
[0008] 第三方面,本申请实施例提供一种通信方法,应用于第二方面的通信系统,所述方法包括:所述主机单元通过所述时钟信号通道向所述N个从机单元发送时钟信号;所述主机单元通过所述数据信号通道向所述N个从机单元发送数据信号;所述主机单元通过所述同步信号通道向所述N个从机单元发送同步信号;所述N个从机单元在接收到所述同步信号后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令;所述N个从机单元当接收到的所述数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第二预设时间间隔,通过所述同步信号通道向所述主机单元反馈从机数据;和/或,所述N个从机单元在接收到所述同步信号后,等待第二预设时间间隔,通过所述同步信号通道向所述主机单元反馈从机数据。
[0009] 第四方面,本申请实施例提供一种通信方法,应用于第一方面的通信系统,所述方法包括:所述主机单元通过所述时钟信号通道向所述N个从机单元发送时钟信号;所述主机单元通过所述数据信号通道向所述N个从机单元发送数据信号;所述N个从机单元在接收到所述数据信号为同步信号编码后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令;所述N个从机单元在接收到的所述数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第一预设时间间隔,通过所述数据信号通道向所述主机单元反馈从机数据。
[0010] 相对于现有技术,本申请实施例所提供的一种通信系统及方法,通信系统包括主机单元和N个从机单元;主机单元的时钟信号引脚连接于第1个从机单元的第一时钟信号引脚,第i个从机单元的第二时钟信号引脚连接于第i+1个从机单元的第一时钟信号引脚,构成时钟信号通道;主机单元的数据信号引脚连接于第1个从机单元的第一数据信号引脚,第i个从机单元的第二数据信号引脚连接于第i+1个从机单元的第一数据信号引脚,构成数据信号通道;其中,1≤i
[0011] 为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

附图说明

[0012] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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,还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
[0013] 图1为本申请实施例提供的一种基于SPI的菊花链拓扑结构示意图;
[0014] 图2为本申请实施例提供的通信系统的拓扑结构示意图之一;
[0015] 图3为本申请实施例提供的通信系统的拓扑结构示意图之二;
[0016] 图4为本申请实施例提供的一种双沿触发示意图。
[0017] 图中:100‑主机单元;200‑从机单元。

具体实施方式

[0018] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0019] 因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0020] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0021] 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。
[0022] 在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
[0023] 在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0024] 下面结合附图,对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0025] SPI通讯架构或SPI协议中的带宽限制很多时候是因为其中的芯片(Slave IC)的内部信号处理的速度不够导致。此时,PCB基板的线延时会被忽略。
[0026] 另外,在很多需要通讯的系统中,比如(但不限于)显示系统的local dimming背光、mini‑LED背光、micro‑LED等应用中,不仅需要SPI通讯,而且由于希望尽量少的跳线,需要通信系统采用菊花链拓扑(Daisy Chain)结构。请参考图1,图1为本申请实施例提供的一种基于SPI的菊花链拓扑结构示意图。图1所示的结构不同于传统的寻址SPI连接方式,菊花链拓扑(Daisy Chain)的拓扑结构中将多个从机单元200串行连接。从机单元200可以但不限定为slave IC。
[0027] 具体地,图1所示的基于SPI的菊花链拓扑结构包括主机单元100和N个从机单元200。其中,主机单元100又称为上位机(master),可以但不限定是MCU或FPGA。图1中每一个从机单元200的引脚1(MOSI)和引脚2(MISO)内部导通连接。关于其中的引脚介绍如下:
[0028] (1)MISO–Master Input Slave Output,主机单元数据输入,从机单元数据输出;
[0029] (2)MOSI–Master Output Slave Input,主机单元数据输出,从机单元数据输入;
[0030] (3)SCLK – Serial Clock,时钟信号,由主机单元产生;
[0031] (4)CSB–Chip Select,从机单元使能信号,由主机单元控制;
[0032] (5)Vsync‑Vertical Synchronization,垂直同步信号,由主机单元控制。
[0033] 如图1所示,主机单元100的引脚1(MOSI)连接于第1个从机单元200的引脚1(MOSI),第i个从机单元200的引脚2(MISO)连接于第i+1个从机单元200的引脚2(MISO),第N个从机单元200的引脚2(MISO)返回连接于主机单元100的引脚2(MISO),构成数据信号通道,1≤i
[0034] 主机单元100的引脚3(SCLK)引出时钟信号线,N个从机单元200的引脚3(SCLK)并联在时钟信号线上。
[0035] 主机单元100的引脚4(CSB)引出片选信号线,N个从机单元200的引脚4(CSB)并联在片选信号线上。
[0036] 主机单元100的引脚5(Vsync)引出同步信号线,N个从机单元200的引脚5(Vsync)并联在同步信号线上。
[0037] 在一些可选的场景下,存在部分基板上要求为单层板(即单层走线),且不能跳线,例如新型的液晶面板,会采用玻璃基板,要求不能跳线。需要说明的是,对于从机单元200(例如Slave IC)来说,电源线和地线是必须的,不能跳线的要求,导致在图1所示的菊花链拓扑结构中从机单元200的电源线和地线多选择从一排从机单元200的上下两侧接入,则就导致其他的信号线很难再并联输入或输出了。
[0038] 图1所示的菊花链拓扑结构中,最后一个从机单元200(例如Slave IC)必须有一条线接回主机单元100(又称为master)。按照上述玻璃基板的要求,这很影响基板上的走线。
[0039] 在图1所示的菊花链拓扑结构中,虽然主机单元100(又称为master)向从机单元200(例如Slave IC)写入数据不同步,但各从机单元200(例如Slave IC)对写入的数据进行响应,更多时需要同步(同时)进行。需要每个从机单元200(例如Slave IC)都有一个引脚5(Vsync引脚),用来接收主机单元100(又称为master)的同步信息(可选地,又称为同步信号,例如为一个窄脉冲信号)。对于显示系统的local dimming背光、mini‑LED背光、micro‑LED等应用中,同步信号的频率就是图像刷新率。所以两个同步信号的时间间隔一般会大于
1ms,例如120Hz的图像刷新率,两个同步信号的间隔时间大约是8.3ms。
[0040] 另外,图1所示的菊花链拓扑结构中基板的线延时可能比较大(达到上百ns级别),SPI的通讯速度(带宽)就会被通讯走线的延时所限制。
[0041] 为了克服以上问题,本申请实施例还提供了一种可选的实施方式,请参考图2,图2为本申请实施例提供的通信系统的拓扑结构示意图之一。如图2所示,通信系统包括主机单元100和N个从机单元200。
[0042] 主机单元100的时钟信号引脚(引脚1,SCLK)连接于第1个从机单元200的第一时钟信号引脚(引脚1,SCLKi),第i个从机单元200的第二时钟信号引脚(引脚2,SCLKo)连接于第i+1个从机单元200的第一时钟信号引脚(引脚1,SCLKi),构成时钟信号通道。
[0043] 其中,第i个从机单元200的第一时钟信号引脚和第二时钟信号引脚内部导通。
[0044] 主机单元100的数据信号引脚(引脚3,MOSI)连接于第1个从机单元200的第一数据信号引脚(引脚3,MOSI),第i个从机单元200的第二数据信号引脚(引脚4,MISO)连接于第i+1个从机单元200的第一数据信号引脚(引脚3,MOSI),构成数据信号通道。
[0045] 其中,第i个从机单元200的第一数据信号引脚和第二数据信号引脚内部导通。
[0046] 其中,1≤i
[0047] 可选地,第i个从机单元200的第一侧和第i个从机单元200的第二侧可以为第i个从机单元200上任意不同的两侧。需要说明的是,图2中为了便于展示,使得第i个从机单元200的第一侧与第i个从机单元200的第二侧互为对侧,但并不以此作为限定。
[0048] 在一种可选的实施方式中,第i个从机单元200的第一侧与第i个从机单元200的第二侧互为对侧。
[0049] 为了满足基板不能跳线的要求,在本申请方案中,通过从机单元200(例如Slave IC)内部的两个引脚(又称为,pin或pad)完成跳线功能,例如通过第一时钟信号引脚和第二时钟信号引脚和第一数据信号引脚和第二数据信号引脚中的任意一组完成对应的跳线功能。图2相较于图1所示的拓扑结构,不需要单独引出用于并联各个从机单元200的时钟信号线、片选信号线以及同步信号线,通过从机单元200(例如Slave IC)内部的两个引脚完成串行连接,从而不会与从机单元200的其他走线(例如电源线和地线)发生冲突,可以避免出现跳线的情况。
[0050] 在一种可选的实施方式中,主机单元100的数据信号引脚的数量可以为多个(大于1),每一个从机单元200的第一数据信号引脚(引脚3,MOSI)和第二数据信号引脚(引脚4,MISO)数量可以为多个(大于1),可以构成H个数据信号通道。
[0051] 可选地,主机单元100的第h个数据信号引脚(引脚3,MOSI)连接于第1个从机单元200的第h个第一数据信号引脚(引脚3,MOSI),第i个从机单元200的第h个第二数据信号引脚(引脚4,MISO)连接于第i+1个从机单元200的第h个第一数据信号引脚(引脚3,MOSI),构成第h个数据信号通道,其中,1≤h≤H,H表示数据信号通道的数量。
[0052] 图1所示的菊花链拓扑结构中,最后一个从机单元200(例如Slave IC)必须有一条线(例如数据线,MISO)接回主机单元100(又称为master)。最后一个从机单元200通过该数据线向主机单元100传输从机单元200的工作状态等参数。当该数据线存在时,为了满足不跳线的要求,会极大的增加基本的布线难度。为了克服该问题,在图2的基础上,本申请实施例提供了一种可选的实施方式,请参考下文。可选地,主机单元100用于通过时钟信号通道向N个从机单元200发送时钟信号。
[0053] 可选地,主机单元100用于通过数据信号通道向N个从机单元200发送数据信号。
[0054] 可选地,从机单元200可以基于接收到的时钟信号,完成数据信号通道上的数据交换,包括读取或写入,从而在时钟信号的控制下,通过数据信号通道完成与主机单元100的交互,包括接收主机单元100发送的数据信号。
[0055] 可选地,N个从机单元200用于在接收到数据信号为同步信号编码后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令。
[0056] 可选地,N个从机单元200对应的延时全部相等为预设延时长度,预设延时长度的取值可以为0,也可以大于0。或者,N个从机单元200对应的延时依次减小,即第i个从机单元200对应的延时大于第i+1个从机单元200对应的延时,以使N个从机单元200各自等待对应的延时后,同时同步执行对应的控制指令。
[0057] 可选地,N个从机单元200用于在接收到的数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第一预设时间间隔,通过数据信号通道向主机单元100反馈从机数据。
[0058] 本申请方案中的第一预设类型的主机请求可以为读指令类型的主机请求,也可以是任意类型的主机请求,包括为同步信号编码的主机请求。
[0059] 关于N个从机单元如何向主机单元100反馈从机数据,本申请实施例还提供了一种可选的实施方式,请参考下文。
[0060] N个从机单元200分别对应N个第一预设时间间隔,且从第1个从机单元200对应的第一预设时间间隔到第N个从机单元200对应的预设时间间隔依次增长。
[0061] 第m个从机单元200在接收到第一预设类型的主机请求后,等待其对应的第一预设时间间隔,通过数据信号通道向主机单元100串行传输第m个从机单元200的从机数据,1≤m≤N。
[0062] 即第1个从机单元200对应的第一预设时间间隔最短,第1个从机单元200最先向主机单元100反馈对应的从机数据,依次为第2个、第3个,直至到第N个从机单元200。在此情况下,可以尽量减少主机单元100的等待时间,尽快完成从机数据反馈。
[0063] 需要说明的是,本申请中的预设时间间隔(包括此处的第一预设时间间隔和后文中的第二预设时间间隔)可以是主机单元100在和从机单元200进行通讯后,基于通信延时,进行自动排列所得到的,主机单元100可以将得到的预设时间间隔写入对应的从机单元200的寄存器中。
[0064] 关于N个从机单元如何向主机单元100反馈从机数据,本申请实施例还提供了一种可选的实施方式,请参考下文。
[0065] 可选地,N个从机单元200对应的第一预设时间间隔相等或为0。每一个从机单元200均设有缓存,第m个从机单元200的缓存,用于存储第m+1个从机单元200通过数据信号通道回传的数据,1≤m
[0066] 第k个从机单元200在接收到第一预设类型的主机请求后,通过数据信号通道,将自身的从机数据传输给第k‑1个从机单元200,在自身的从机数据传输完成后,将其缓存中的从机数据传输给第k‑1个从机单元200,2≤k≤N。
[0067] 第1个从机单元200在接收到第一预设类型的主机请求后,通过数据信号通道,将自身的从机数据传输给主机单元100,在自身的从机数据传输完成后,将其缓存中的从机数据传输给主机单元100。
[0068] 应理解,通过设置缓存对后端的从机数据进行存储,并在自身的从机数据反馈完成后,将缓存中的后端的从机数据向前端反馈,以保障主机单元100可以获取到所有从机单元200的从机数据。
[0069] 在图2的基础上,关于如何克服图1中所存在的问题,本申请实施例还提供了一种可选的实施方式,请参考图3,图3为本申请实施例提供的通信系统的拓扑结构示意图之二。
[0070] 如图3所示,主机单元100还设置有同步信号引脚,从机单元200还设置有第一同步信号引脚(引脚5,Vsyncio)和第二同步信号引脚。可选地,主机单元100的同步信号引脚(引脚5,Vsync)连接于第1个从机单元200的第一同步信号引脚(引脚5,Vsyncio),第i个从机单元200的第二同步信号引脚(引脚6,Vsyncoi)连接于第i+1个从机单元200的第一同步信号引脚(引脚5,Vsyncio),构成同步信号通道。
[0071] 其中,第i个从机单元200的第一同步信号引脚和第二同步信号引脚内部导通。
[0072] 其中,第i个从机单元200的第一同步信号引脚设置于第i个从机单元200的第一侧,第i个从机单元200的第二同步信号引脚设置于第i个从机单元200的第二侧。
[0073] 图1所示的菊花链拓扑结构中,最后一个从机单元200(例如Slave IC)必须有一条线(例如数据线,MISO)接回主机单元100(又称为master)。最后一个从机单元200通过该数据线向主机单元100传输从机单元200的工作状态等参数。当该数据线存在时,为了满足不跳线的要求,会极大的增加基本的布线难度。并且,因为每次从主机单元100写入从机单元200的数据长度可以不同。所以从机单元200通过MISO向主机单元100传输的数据,必须与主机单元100向从机单元200传输的数据在时间上串行相接。
[0074] 为了克服该问题,在图3的基础上,本申请实施例提供了一种可选的实施方式,请参考下文。
[0075] 主机单元100用于通过时钟信号通道向N个从机单元200发送时钟信号。
[0076] 主机单元100用于通过数据信号通道向N个从机单元200发送数据信号。
[0077] 主机单元100用于通过同步信号通道向N个从机单元200发送同步信号。
[0078] N个从机单元200用于在接收到同步信号后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令。
[0079] 可选地,N个从机单元200对应的延时全部相等为预设延时长度,预设延时长度的取值可以为0,也可以大于0。或者,N个从机单元200对应的延时依次减小,即第i个从机单元200对应的延时大于第i+1个从机单元200对应的延时,以使N个从机单元200各自等待对应的延时后,同时同步执行对应的控制指令。
[0080] N个从机单元200用于当接收到的数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第二预设时间间隔,通过同步信号通道向主机单元100反馈从机数据。
[0081] 和/或,N个从机单元200用于在接收到同步信号后,等待第二预设时间间隔,通过同步信号通道向主机单元100反馈从机数据。
[0082] 需要说明的是,对于第i个从机单元200而言,在上述两种情况下(基于第一预设类型的主机请求进行从机数据反馈的情况和基于同步信号进行从机数据反馈的情况),所对应的第二预设时间间隔可以相同,也可以不同。
[0083] 还需要说明的是,主机单元100在通过数据通道发送第一预设类型的主机请求后的指定时间段内,不会通过同步信号通道发送同步信号,所以复用同步信号通道反馈从机数据不会冲突。
[0084] 可选地,从机数据可以但不限定为从机单元200的工作状态数据(例如芯片结温)或主机请求为读请求时,读请求对应的数据。
[0085] 正如前文所述,两个同步信号的时间间隔很长,例如会大于1ms,而N个从机单元200向主机单元100反馈从机数据所需要的时间小于两个同步信号的时间间隔,因此,复用同步信号通道作为从机单元200的数据反馈通道。数据反馈通道的信号传递方向与数据信号通道的信号传递方向相反。不需要引入新的引脚和连线,可以极大地降低走线难度,改善跳线问题。
[0086] 在一种可选的实施方式中,两个同步信号(窄脉冲)的时间间隔为1ms。在主机单元100发送的同步信号结束后,等待100 us,由从机单元200向主机单元100反馈从机数据。可选地,该反馈数据可以由最后一个从机单元200开始,也可以由第一个从机单元200开始,在此不做限定。在两个同步信号(窄脉冲)的时间间隔内,可选地,在800us之内,由Vsyncoi输入数据,Vsyncio输出数据,串行传递给主机单元100。在所有的从机单元200均反馈完成后,复位同步信号通道,等待下一次由主机单元100发出同步信号(窄脉冲)的到来。
[0087] 可选地,相较于图1所示的拓扑结构,本申请方案不需要引入新的引脚和连线,可以极大地降低走线难度,改善跳线问题。并且,通过复用同步信号通道作为从机单元200的数据反馈通道,可以极大地提升数据传输的带宽,例如提高近一倍。
[0088] 关于N个从机单元如何向主机单元100反馈从机数据,本申请实施例还提供了一种可选的实施方式,请参考下文。
[0089] 在一种可选的实施方式中,N个从机单元200分别对应N个第二预设时间间隔,第m个从机单元200在接收到同步信号后,等待其对应的第二预设时间间隔,通过同步信号通道向主机单元100串行传输第m个从机单元200的从机数据,1≤m≤N,从而通过复用同步信号通道作为从机单元200的数据反馈通道,完成从机数据的反馈。
[0090] 可选地,N个从机单元200分别对应N个第二预设时间间隔,且从第1个从机单元200对应的第二预设时间间隔到第N个从机单元200对应的第二预设时间间隔依次增长。即第1个从机单元200对应的第二预设时间间隔最短,第1个从机单元200最先向主机单元100反馈对应的从机数据,依次为第2个、第3个,直至到第N个从机单元200。在此情况下,可以尽量减少主机单元100的等待时间,尽快完成从机数据反馈。
[0091] 可选地, N个从机单元200分别对应N个第二预设时间间隔,且从第N个从机单元200对应的第二预设时间间隔到第1个从机单元200对应的第二预设时间间隔依次增长。即第N个从机单元200对应的第二预设时间间隔最短,第N个从机单元200最先向主机单元100反馈对应的从机数据,依次为第N‑1个、第N‑2个,直至到第1个从机单元200。
[0092] 关于N个从机单元如何向主机单元100反馈从机数据,本申请实施例还提供了一种可选的实施方式,请参考下文。
[0093] 可选地,N个从机单元200对应的第二预设时间间隔相等或为0。每一个从机单元200均设有缓存,第m个从机单元200的缓存,用于存储第m+1个从机单元200通过同步信号通道回传的数据,1≤m
[0094] 第k个从机单元200在接收到第一预设类型的主机请求后,通过同步信号通道,将自身的从机数据传输给第k‑1个从机单元200,在自身的从机数据传输完成后,将其缓存中的从机数据传输给第k‑1个从机单元200,2≤k≤N。
[0095] 第1个从机单元200在接收到第一预设类型的主机请求后,通过同步信号通道,将自身的从机数据传输给主机单元100,在自身的从机数据传输完成后,将其缓存中的从机数据传输给主机单元100。
[0096] 可选地,第i个从机单元200的第一侧与第i个从机单元200的第二侧互为对侧。第i个从机单元200的第一时钟信号引脚和第二时钟信号引脚基于第i个从机单元200的中线对称设置。第i个从机单元200的第一数据信号引脚和第二数据信号引脚基于第i个从机单元200的中线对称设置。第i个从机单元200的第一同步信号引脚和第二同步信号引脚基于第i个从机单元200的中线对称设置。
[0097] 可选地,在本申请方案中配对引脚对侧设置,从而避免从机单元200彼此之间的走线出现交叉跳线,配对引脚也可以称为Twin‑Pin。
[0098] 可选地,配对引脚指第一时钟信号引脚与第二时钟信号引脚,第一数据信号引脚与第二数据信号引脚以及第一同步信号引脚与第二同步信号引脚中的任意一组。
[0099] 可选地,在从机单元200的内部,配对引脚之间可以利用金属线完成连通,例如采用RDL金属线进行连接。
[0100] 为了增加驱动能力,本申请实施例还提供了一种可选的实施方式,请参考下文。
[0101] 在第i个从机单元200的配对引脚之间设置有中继组件。
[0102] 其中,配对引脚指第一时钟信号引脚与第二时钟信号引脚,第一数据信号引脚与第二数据信号引脚以及第一同步信号引脚与第二同步信号引脚中的任意一组。
[0103] 可选地,中继组件包括但不限于偶数级的反相器。
[0104] 在一种可选的实施方式中,第一数据信号引脚与第二数据信号引脚和/或第一同步信号引脚与第二同步信号引脚为需要双向交互的配对引脚。在第i个从机单元200的双向交互的配对引脚之间设置有两组中继组件,分别为正中继组件和反中继组件,正中继组件和反中继组件在同一时间下仅有一组处于开启状态,例如当主机单元100向从机单元200发送信号时,开启正中继组件,当从机单元200向主机单元100发送信号时,开启反中继组件。
[0105] 从机单元200和主机单元100可以根据对应的信号传递方向控制通道,例如进行复位等,以切换数据信号通道和/或同步信号通道中的各个中继组件的开启状态。
[0106] 可选地,第N个从机单元200的配对引脚之间也可以设置有中继组件。
[0107] 可选地,在本申请方案中,数据信号通道和时钟信号通道采用双沿触发方式处理数据。
[0108] 相较于时钟(SCLK)单沿(上升沿或者下降沿)触发,本申请方案中可以定义时钟(SCLK)双沿(上升沿和下降沿)触发。具体地,请参考图4,图4为本申请实施例提供的一种双沿触发示意图。其中,CLK表示时钟信号,DATA表示数据信号。可选地,将SCLK延时一个时间t1,然后与原SCLK做异或运算,即得到倍频clk,再用此clk的上升或下降沿处理数据。这样做,又可以将数据的传输带宽提高一倍。
[0109] 需要说明的是,在高延时基板上,往往数据传输的瓶颈不是集成电路内部对信号的处理速度。而是信号在基板走线上的延时。本申请方案通过双沿触发、复用同步信号通道传输等方法,可以将类似SPI架构的传输协议,速率提高4倍甚至更多。这对有高速传输需求的应用,非常有价值。
[0110] 可选地,在本申请方案中,同步信号通道和时钟信号通道采用双沿触发方式处理数据。
[0111] 在一种可选的实施方式中,第i个从机单元200的第二电源引脚连接于第i+1个从机单元200的第一电源引脚,构成电源通道;第1个从机单元200的第一电源引脚用于接入电源,或者,第N个从机单元200的第二电源引脚用于接入电源,或者电源通道用于接入电源,即电源通道中的任意一点均可用于接入电源。
[0112] 其中,第i个从机单元200的第一电源引脚设置于第i个从机单元200的第三侧,第i个从机单元200的第二电源引脚设置于第i个从机单元200的第四侧。
[0113] 在一种可选的实施方式中,每一个从机单元200的第一电源引脚和第二电源引脚数量可以为多个(大于1),可以构成W个电源通道,也就是W个电源线。需要说明的是,地线也可以作为一种电源线,接入的电源也可以是电源地。
[0114] 第i个从机单元200的第三侧与第i个从机单元200的第四侧为第i个从机单元200的不同侧,例如互为对侧。
[0115] 在一种可选的实施方式中,第i个从机单元200的第一侧与第三侧为同一侧,第i个从机单元200的第二侧与第四侧为同一侧。
[0116] 可选地,第i个从机单元200的第一侧、第二侧、第三侧以及第四侧分别为不同侧。以第1个从机单元200作为示例,第1个从机单元200连接主机单元100的一侧为第一侧(左侧),第1个从机单元200连接第二个从机单元200的一侧为第二侧(右侧),第1个从机单元
200的上方或下方为第三侧,第1个从机单元200的上方和下方中的另一者为第四侧。
[0117] 可选地,第i个从机单元200的第一电源引脚和第二电源引脚之间的内部连线的寄生电阻小于预设电阻值。
[0118] 本申请实施例还提供了一种通信方法,应用于图3所示的通信系统,请参考下文,通信方法包括:S101、S102、S103、S104以及S105,具体阐述如下。
[0119] S101,主机单元通过时钟信号通道向N个从机单元发送时钟信号。
[0120] S102,主机单元通过数据信号通道向N个从机单元发送数据信号。
[0121] S103,主机单元通过同步信号通道向N个从机单元发送同步信号。
[0122] S104,N个从机单元在接收到同步信号后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令。
[0123] S105,N个从机单元当接收到的数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第二预设时间间隔,通过同步信号通道向主机单元反馈从机数据。
[0124] 和/或,N个从机单元用于在接收到同步信号后,等待第二预设时间间隔,通过同步信号通道向主机单元反馈从机数据。
[0125] 本申请实施例还提供了一种通信方法,应用于图2所示的通信系统,请参考下文,通信方法包括:S111、S112、S113以及S114,具体阐述如下。
[0126] S111,主机单元通过时钟信号通道向N个从机单元发送时钟信号。
[0127] S112,主机单元通过数据信号通道向N个从机单元发送数据信号。
[0128] S113,N个从机单元在接收到数据信号为同步信号编码后,各自等待对应的延时后,执行对应的控制指令。
[0129] S114,N个从机单元在接收到的数据信号为第一预设类型的主机请求时,等待第一预设时间间隔,通过数据信号通道向主机单元反馈从机数据。
[0130] 需要说明的是,本实施例所提供的通信方法,应用于上述的通信系统,其可以执行上述系统实施例所示的功能用途,以实现对应的技术效果。为简要描述,本实施例部分未提及之处,可参考上述的实施例中相应内容。
[0131] 综上所述,本申请实施例提供了一种通信系统及方法,通信系统包括主机单元和N个从机单元;主机单元的时钟信号引脚连接于第1个从机单元的第一时钟信号引脚,第i个从机单元的第二时钟信号引脚连接于第i+1个从机单元的第一时钟信号引脚,构成时钟信号通道;主机单元的数据信号引脚连接于第1个从机单元的第一数据信号引脚,第i个从机单元的第二数据信号引脚连接于第i+1个从机单元的第一数据信号引脚,构成数据信号通道;其中,1≤i
[0132] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
[0133] 对于本领域技术人员而言,显然本申请不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下,能够以其它的具体形式实现本申请。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。