数据传输装置及方法
阅读说明：本技术 数据传输装置及方法 (Data transmission device and method ) 是由 满晨龙 王帅 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本公开涉及数据传输装置及方法,所述装置包括第一模块及至少一个第二模块,所述第一模块与所述第二模块通过串行外设接口通信,所述第二模块通过主输入从输出信号线电连接于所述第一模块,其中：所述第二模块用于根据设定的时钟频率确定第一时长,并将待发送数据提前所述第一时长发送至所述主输入从输出信号线,所述第一模块用于通过所述主输入从输出信号线接收所述待发送数据。本公开实施例通过确定时钟频率对应的第一时长,第二模块提前第一时长将待发送数据发送至第一模块,可以消除该时钟频率延迟,确保该时钟频率下数据传输的准确性、有效性。(The present disclosure relates to a data transmission device and method, the device includes a first module and at least one second module, the first module and the second module communicate through a serial peripheral interface, the second module is electrically connected to the first module through a main input and a slave output signal line, wherein: the second module is used for determining a first time length according to a set clock frequency and sending data to be sent to the master-input slave-output signal line in advance of the first time length, and the first module is used for receiving the data to be sent through the master-input slave-output signal line. According to the embodiment of the disclosure, by determining the first duration corresponding to the clock frequency, the second module sends the data to be sent to the first module in advance of the first duration, the clock frequency delay can be eliminated, and the accuracy and the effectiveness of data transmission at the clock frequency are ensured.)
技术领域
本公开涉及数据传输领域，尤其涉及一种数据传输装置及方法。
背景技术
SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设端口)，是一种高速全双工的通信总线。它使用三条总线和一条或多条片选线来进行主从设备之间的数据传输。三条总线分别为SCK(Serial Clock，时钟信号)、MOSI(Master Output/Slave Input，主输出从输入)、MISO(Master Input/Slave Output，主输入从输出)，片选线CS(Chip Select)用于主设备选中总线上的某个从设备并与其进行通讯。
然而，相关技术在采用SPI进行数据传输时，因延迟较大常常产生数据传输出错，数据传输准确性、有效性较低的问题。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种数据传输装置，所述装置包括第一模块及至少一个第二模块，所述第一模块与所述第二模块通过串行外设接口通信，所述第二模块通过主输入从输出信号线电连接于所述第一模块，其中：
所述第二模块用于根据设定的时钟频率确定第一时长，并将待发送数据提前所述第一时长发送至所述主输入从输出信号线，
所述第一模块用于通过所述主输入从输出信号线接收所述待发送数据。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定的时钟频率确定第一时长，包括：
根据所述设定的时钟频率及预设映射关系确定延时参数，所述预设映射关系包括时钟频率与延时参数的映射关系；
根据所述延时参数及与所述时钟频率对应的周期确定所述第一时长。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述延时参数及与所述时钟频率对应的周期确定所述第一时长，包括：
将所述延时参数与所述周期的积的二分之一作为所述第一时长。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块包括多个测试寄存器，所述第二模块还通过主输出从输入信号线电连接于所述第一模块，其中，所述第一模块还用于：
在第一时钟频率下，通过所述主输出从输入信号线向所述测试寄存器写入测试数据；
通过所述主输入从输出信号线接收所述第二模块发送的数据；
将所述测试数据与所述第二模块发送的数据进行比较，在二者相同时发送第一指令到所述第二模块，或，在二者不同时发送第二指令到所述第二模块。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块还用于：
利用一个或多个测试延时参数与所述第一时钟频率对应的周期确定一个或多个第一测试时长；
在接收到所述第二指令时，将所述测试寄存器中的数据提前所述第一测试时长发送至所述第一模块。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块还用于：
以预设步长调整预设延时参数，得到多个测试延时参数。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块还用于：
在接收到所述第二指令的情况下，利用预设步长调整相邻的前一个测试延时参数；
利用调整得到的测试延时参数与所述第一时钟频率对应的周期确定第二测试时长；
将所述测试寄存器中的数据提前所述第二测试时长发送至所述第一模块。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块还用于：
在接收到所述第一指令的情况下，确定与所述第一时钟频率对应的测试延时参数，以得到预设映射关系，其中，所述预设映射关系包括所述第一时钟频率与所述对应的测试延时参数的映射关系。
在一种可能的实施方式中，所述第一模块、第二模块为终端。
根据本公开的另一方面，提出了一种数据传输方法，所述方法应用于数据传输装置中，所述装置包括第一模块及至少一个第二模块，所述第一模块与所述第二模块通过串行外设接口通信，所述第二模块通过主输入从输出信号线电连接于所述第一模块，其中，所述方法包括：
所述第二模块根据设定的时钟频率确定第一时长，并将待发送数据提前所述第一时长发送至所述主输入从输出信号线，
所述第一模块通过所述主输入从输出信号线接收所述待发送数据。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定的时钟频率确定第一时长，包括：
根据所述设定的时钟频率及预设映射关系确定延时参数，所述预设映射关系包括时钟频率与对应的延时参数的映射关系；
根据所述延时参数及与所述时钟频率对应的周期确定所述第一时长。
本公开实施例通过确定时钟频率对应的第一时长，第二模块提前第一时长将待发送数据发送至第一模块，可以消除该时钟频率延迟，确保该时钟频率下数据传输的准确性、有效性。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出了根据本公开一实施方式的数据传输装置。
图2示出了根据本公开一实施方式的数据传输装置的示意图。
图3示出了根据本公开一实施方式数据传输装置的数据传输的示意图。
图4示出了根据本公开一实施方式的数据传输的示意图。
图5示出了根据本公开一实施方式的数据传输的示意图。
图6、图7示出了根据本公开一实施方式的数据传输的示意图。
图8示出了根据本公开一实施方式的确定测试延时参数的示意图。
图9示出了根据本公开一实施方式的数据传输的示意图。
图10、图11、图12示出了根据本公开一实施方式的数据传输示意图。
图13示出了根据本公开一实施方式的数据传输方法的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施方式的数据传输装置。
所述装置包括第一模块10及至少一个第二模块20，所述第一模块10与所述第二模块20通过串行外设接口通信，所述第二模块20通过主输入从输出信号线MISO电连接于所述第一模块10，其中：
所述第二模块20用于根据设定的时钟频率确定第一时长，并将待发送数据提前所述第一时长发送至所述主输入从输出信号线MISO，
所述第一模块用于通过所述主输入从输出信号线MISO接收所述待发送数据。
通过以上装置，本公开实施例通过确定时钟频率对应的第一时长，第二模块提前第一时长将待发送数据发送至第一模块，可以消除该时钟频率延迟，确保该时钟频率下数据传输的准确性、有效性。
在一个示例中，第一模块10和第二模块20可以包括终端，终端包括但不限于用户设备(user equipment，UE)、移动台(mobile station，MS)、移动终端(mobile terminal，MT)等，包括向用户提供语音、视频和/或数据等具备连通性的设备，例如，具有无线连接功能的手持式设备、车载设备等。目前，一些终端的举例为：手机(mobile phone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(mobile internetdevice，MID)、可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，VR)设备、增强现实(augmentedreality，AR)设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(selfdriving)中的无线终端、远程手术(remote medical surgery)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端、车联网中的无线终端等。
在一个示例中，第一模块可以为主模块，第二模块可以为从模块。
请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施方式的数据传输装置的示意图。
在一个示例中，如图2所示，第一模块10和第二模块20之间还可以包括片选信号线CS、时钟信号线SCK、主输出从输入信号线MOSI，其中，片选信号先CS、时钟信号线SCI均可以受第一模块的控制。
在一个示例中，第一模块10可以通过片选信号线CS发送片选信号，以选择对应的第二模块20，第一模块10可以通过时钟信号线SCK控制第二模块20的时钟频率，第一模块10可以通过主输出从输入信号线MOSI发送数据到第二模块20，第二模块20可以通过主输入从输出信号线MISO发送数据到第一模块。
请参阅图3，图3示出了根据本公开一实施方式数据传输装置的数据传输的示意图。
在一个示例中，如图3所示，数据传输装置通过串行外设接口SPI可以包括4种通讯模式，由CPOL(时钟极性)和CPHA(时钟相位)决定。时钟极性用于确定时钟在空闲时的电平状态，时钟相位则用于确定SPI在第一个边沿采样或者在第二个边沿采样。
在一个示例中，如图3所示，当CPOL与CPHA都为0，第一模块和第二模块都在时钟信号的下降沿驱动数据(或称为发送数据)，在上升沿采样数据；当CPOL为0、CPHA为1时，第一模块和第二模块都在时钟信号的上升沿驱动数据、在下降沿采样数据；当CPOL为1、CPHA为0时，第一模块和第二模块都在上升沿驱动数据、在下降沿采样数据；当CPOL与CPHA都为1时，第一模块和第二模块都在时钟信号的下降沿驱动数据，在上升沿采样数据。
请一并参阅图4，图4示出了根据本公开一实施方式的数据传输的示意图。
以CPOL与CPHA都为0为例，如图4所示，第一模块在时钟信号的下降沿将数据驱动到主输出从输入信号线MOSI，并在时钟信号的上升沿采样主输入从输出信号线MISO上的数据；第二模块在时钟信号的下降沿将数据驱动到主输入从输出信号线MISO，并在时钟信号的上升沿采样主输出从输入信号信号MOSI上的数据。
下面对数据在第一模块和第二模块之间传输时的延迟进行示例性介绍。
请参阅图5，图5示出了根据本公开一实施方式的数据传输的示意图。
在实际应用中，由于数据(或SPI信号)在第一模块和第二模块之间传输以及信号在第二模块内部传输存在延时，数据真实到达第一模块会产生延时。
在一个示例中，如图5所示，该延时可以包括板级之间的传输延时，具体可以描述为SPI信号从第一模块的引脚(pad)传输到第二模块的引脚或者从第二模块的引脚传输到第一模块的引脚之间的延时delay1(B2B_DELAY)。
在一个示例中，如图5所示，该延时还可以包括在第二模块中，SPI信号从引脚传输到第二模块芯片内部的处理模块之间的延时delay2(Trans_Delay)。
在一个示例中，如图5所示，该延时还可以包括从第二模块内部的处理模块(例如SPI芯片)到第二模块的引脚之间的延时delay3(D2B_DELAY)。
请一并参阅图6、图7，图6、图7示出了根据本公开一实施方式的数据传输的示意图。
在一个示例中，如图6和图7所示，如果时钟频率过高或者信号在传输过程中延时较高，会导致MISO信号中传输的数据无法满足SPI的时序要求，从而使得第一模块在采样MISO信号时出现错误，例如第一模块在MISO信号线上采样到错误的数据或者出现亚稳态。因此，由于硬件限制，时钟频率往往很难达到理想的时钟频率，限制了时钟频率的提高。
图6(及图7)的上半部分示出了第一模块的SPI信号传输情况，下半部分示出了第二模块的SPI信号传输情况。在一个示例中，假设对于第一模块和第二模块，均在SCK的上升沿采样数据，在SCK的下降沿驱动数据。从第二模块的角度看(图6和图7的下半部分)，CS、SCK、MOSI，这三根信号线上的数据都是由第一模块向第二模块传输的数据，假定三根信号线的信号在各个阶段的传输延时相同，则CS、SCK、MOSI这三个信号到达第二模块的时间是相同的。对于MISO信号线的MISO信号，则是由第二模块发送到第一模块的。因为CS、SCK、MOSI这三根信号线，到达第二模块已经有一段延时了，而MISO信号从第二模块发出又经过了一段延时才传输到第一模块，因此，从第一模块的角度看，MISO比CS、SCK、MOSI有更大的延时。如果MISO信号线上的信号的延时很大，那么第一模块本该在SCK的上升沿采样到对应的数据，比如说应该在第2个SCK采样到BIT6，但是由于这个延时很大，导致在第2个SCK采样到了MBIT，更严重的会采样到一个不定态，这就导致了SPI传输失败(图6，ERR MISO)。而参见图7，第二模块通过提前一定时间将数据驱动到MISO，第一模块可以采集到正确的数据，SPI传输成功(通过MISO)。
本公开实施例通过确定时钟频率对应的第一时长，第二模块提前第一时长将待发送数据发送至第一模块，可以消除该时钟频率延迟，确保该时钟频率下数据传输的准确性、有效性。在需要升高时钟频率的时候，可以通过第一模块设置一个更高的时钟频率，第二模块在确定时钟频率后，即可根据设定的时钟频率确定对应的第一时长，从而消除延迟。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定的时钟频率确定第一时长，可以包括：
根据所述设定的时钟频率及预设映射关系确定延时参数，所述预设映射关系包括时钟频率与延时参数的映射关系；
根据所述延时参数及与所述时钟频率对应的周期确定所述第一时长。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述延时参数及与所述时钟频率对应的周期确定所述第一时长，包括：
将所述延时参数与所述周期的积的二分之一作为所述第一时长。
在一个示例中，预设映射关系中可以包括多个时钟频率与对应的延时参数的映射关系，本公开实施例对预设映射关系中的映射关系的具体数目不做限定，本领域技术人员可以根据需要设定。
并且，本公开实施例对预设映射关系的具体形式不做限定，预设映射关系可以是表格的形式或其他形式。
通过以上装置，本公开实施例可以快速根据时钟频率确定延时参数及对应的第一时长，从而实现对延迟的消除。
预设映射关系可以提前测试得到，下面对确定预设映射关系的可能实施方式进行介绍。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块可以包括多个测试寄存器(例如可以为4个)，所述第一模块还可以用于：
在第一时钟频率下，通过所述主输出从输入信号线向所述测试寄存器写入测试数据；
通过所述主输入从输出信号线接收所述第二模块发送的数据；
将所述测试数据与所述第二模块发送的数据进行比较，在二者相同时发送第一指令到所述第二模块，或，在二者不同时发送第二指令到所述第二模块。
在一个示例，假设测试寄存器包括地址为0xaa的寄存器，第一模块可以访问测试寄存器(0xaa)，并写入数据0x5a5a5a(或其他)，那么在第二模块将测试寄存器(0xaa)中的数据发送给第一模块的时候，如果数据为0x5a5a5a，第一模块可以确定写入的数据和读取的数据相同，数据传输正确，第一模块可以发送第一指令到第二模块；如果第二模块返回的数据为其他，则认定数据传输错误，第一模块可以发送第二指令到第二模块。
本公开实施例对第一指令和第二指令的具体形式不做限定，本领域技术人员可以根据需要设定。
在测试中，第二模块可以改变发送MISO信号的时间，例如，可以将测试寄存器中的数据提前第一测试时长发送到MISO信号线，在接收到第二指令时选择另一个第一测试时长再次发送，多次迭代，直到接收到第一指令确定与该时钟频率对应的第一测试时长或延时参数。下面进行示例性介绍。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块还可以用于：
利用一个或多个测试延时参数与所述第一时钟频率对应的周期确定一个或多个第一测试时长；
在接收到所述第二指令时，将所述测试寄存器中的数据提前所述第一测试时长发送至所述第一模块。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块还用于：
以预设步长调整预设延时参数，得到多个测试延时参数。
以上介绍了一种提前确定多个测试延时参数的方法，本公开实施例可以提前确定一个测试延时参数的组合，并根据该测试延时参数的组合确定第一测试时长的组合，每一次从第一测试时长的组合中选择一个用于提前发送数据，选择的方式可以为从大到小，也可以为从小到大，还可以为随机选择，对此，本公开实施例不做限定。
例如，假设初始的预设延时参数为0，预设步长为1，则根据“以预设步长调整预设延时参数，得到多个测试延时参数”，可以对预设延时参数和预设步长进行累加，可以得到多个测试延时参数的组合{0，1，2…}，根据“利用一个或多个测试延时参数与所述第一时钟频率对应的周期确定一个或多个第一测试时长”，可以示例性的将测试延时参数组合中的每个测试延时参数与T/2分别相乘，得到多个第一测试时长的组合{0，T/2，T…}。
在一个示例中，对于初始情况，第一模块可以发送第二指令到第二模块，以使得第二模块选择一个第一测试时长发送数据，也可以由第二模块默认选择一个第一测试时长发送数据，例如，初始情况下，第二模块可以选择第一测试时长为0，即不提前发送。
在一种可能的实施方式中，第二模块也可以在接收到第二指令时，仅确定当前需要的测试延时参数和第一测试时长。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块还可以用于：
在接收到所述第二指令的情况下，利用预设步长调整相邻的前一个测试延时参数；
利用调整得到的测试延时参数与所述第一时钟频率对应的周期确定第二测试时长；
将所述测试寄存器中的数据提前所述第二测试时长发送至所述第一模块。
在一种可能的实施方式中，所述第二模块还用于：
在接收到所述第一指令的情况下，确定与所述第一时钟频率对应的测试延时参数，以得到预设映射关系，其中，所述预设映射关系包括所述第一时钟频率与所述对应的测试延时参数的映射关系。
请参阅图8，图8示出了根据本公开一实施方式的确定测试延时参数的示意图。
在一个示例中，如图8所示，当第二模块上电，接收到第二指令(或为初始状况默认)，第二模块可以利用初始的测试延时参数确定第一测试时长，假设初始的测试延时参数为0，则确定不提前驱动数据到MISO信号线，第二模块正常发送数据到第一模块，第一模块将接收到的数据与存储好的数据进行比较，判断二者是否相同，如果二者不同，第一模块则发送第二指令，如果二者相同，第一模块发送第一指令。
当第二模块接收到第二指令，第二模块利用预设步长(假设为1)调整前一个测试延时参数(0)，N＝N+1，可以得到新的测试延时参数为1，利用调整得到的测试延时参数与所述第一时钟频率对应的周期确定第二测试时长为T/2，第二模块将数据提前T/2发送到MISO信号线，第一模块在获取到MISO信号线上的数据后，再次与存储好的数据进行比较。
不断迭代以上过程，直到第一模块确定获取的数据与存储好的数据相同，第一模块发送第一指令到第二模块，假设此时测试延时参数为2，则第二模块可以确定当前时钟频率下的测试延时参数为2或需要提前发送的时长为T。
当然，以上描述是示例性的，预设步长可以为其他，对此本公开实施例不做限定。
在确定了该时钟频率与延时参数的映射关系后，可以设置下一个时钟频率，通过以上介绍，即可得到多个时钟频率与对应的延时参数的预设映射关系。
在一种可能的实施方式中，当第二模块根据设定的时钟频率确定了第一时长，并提前所述第一时长将数据发送到MISO时，第一模块在接收到数据时，可以将接收到的第一字节(byte)的数据作为冗余数据(dummy)。
从第一模块的角度看，MOSI信号线上的第一byte数据是有效的。通常，我们把第一byte作为测试寄存器的地址，比如(0xaa)，第二模块在接收到地址后，才将相应地址的数据发送到MISO信号线上，也就是说，测试寄存器上的数据是在第二byte才开始发送，因此第一byte可以作为dummy数据。
因为SPI通讯是全双工的，可以同时发送和接收数据。从第一模块的角度看，第一byte发送的同时还要接收MISO上的数据，但第二模块这个时候还没收到地址，因此可以将第一byte数据都作为dummy数据，第二byte开始，才是真正的测试寄存器里的数据，从而确保数据传输的准确性。
请参阅图9，图9示出了根据本公开一实施方式的数据传输的示意图。
如图9所示，图9分为第一模块传输示意图(上面的第一模块)、对照组第二模块传输示意图(中间的第二模块)、实验组第二模块传输示意图(下面的第二模块)，其中对照组第二模块没有采用提前发送数据的方式(MISOA)，在第一模块传输示意图可以看出，对于该对照组第二模块传输的数据，第一模块接收错误(ERR MISOA)；而在实验组第二模块提前N个T/2将数据驱动到MISOB，第一模块通过MISOB接收到的数据正确(通过MISOB)。
本公开实施例通过确定并配置第二模块的延时参数N，将第二模块的数据提前N个T/2驱动到SPI MISO信号线上，在SPI高速传输下，可以保证SPI传输的可靠性。
请参阅图10、图11、图12，图10、图11、图12示出了根据本公开一实施方式的数据传输示意图。
在一个示例中，图10示出了延时参数为0的数据传输示意图，如图10所示，当第二模块确定延时参数为0，则正常发送数据到MISO，即不提前驱动数据到MISO。
在一个示例中，图11示出了延时参数为1的数据传输示意图，如图11所示，当第二模块确定延时参数为1时，第二模块提前T/2将数据驱动到MISO信号线上，以满足高速SPI传输的要求，从图11可以看出，原来应该在第1个CLK的下降沿将BIT6驱动出去，第二模块提前了T/2，即在第1个CLK的上升沿将BIT6驱动到MISO信号线。
在一个示例中，图12示出了延时参数为2的数据传输示意图，如图12所示，当第二模块确定延时参数为2时，第二模块提前T将数据驱动到MISO信号线上，以满足高速SPI传输的要求。
通过以上介绍可知，通过确定第一时长，第二模块提前第二时长件数据驱动到MISO信号线上，可以消除延迟产生的错误，从而确保SPI传输的准确性、可靠性。
请参阅图13，图13示出了根据本公开一实施方式的数据传输方法的流程图。
所述方法应用于数据传输装置中，所述装置包括第一模块及至少一个第二模块，所述第一模块与所述第二模块通过串行外设接口通信，所述第二模块通过主输入从输出信号线电连接于所述第一模块，其中，如图13所示，所述方法包括：
步骤S11，所述第二模块根据设定的时钟频率确定第一时长，并将待发送数据提前所述第一时长发送至所述主输入从输出信号线，
步骤S12所述第一模块通过所述主输入从输出信号线接收所述待发送数据。
通过以上方法，本公开实施例通过确定时钟频率对应的第一时长，第二模块提前第一时长将待发送数据发送至第一模块，可以消除该时钟频率延迟，确保该时钟频率下数据传输的准确性、有效性。
在一种可能的实施方式中，所述根据设定的时钟频率确定第一时长，可以包括：
根据所述设定的时钟频率及预设映射关系确定延时参数，所述预设映射关系包括时钟频率与对应的延时参数的映射关系；
根据所述延时参数及与所述时钟频率对应的周期确定所述第一时长。
应该说明的是，所述输出传输方法为与所述数据传输装置对应的方法，其具体描述请参考对数据传输装置的介绍，在此不再赘述。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。