SPI通信规格书

速度采集系统SPI通信说明书
一、应用原理
速度采集系统用于采集车辆行驶过程中车轮转速，并将此信息通过SPI通信口上传给操作系统，由操作系统通过软件计算出实时车速以作为技术参考。

信号采集一般通过两种方式，一种为直接获取车辆仪表盘车速脉冲信号，另一种为通过安装在车辆传动装置的相关传感器获得转速脉冲信号。

两种方式均产生有效脉冲信号，信号周期与转速比需要应用软件调整。

脉冲信号以高电平矩形波信号或者低电平矩形波信号作为特征波形，这里默认选择以高电平矩形波信号作为特征信号，其常态为低电平。

理想波形图01所示：
v
触发脉冲延时
3~5V 高电平有效
0V
一个周期对应轮毂转动角度
t
图01 理想矩形波波形
理想波形为图01所示矩形波，但由于车辆车架及驾驶舱安装环境复杂，难免产生各干扰，以至在上升沿和下降沿产生短周期锯齿波，在速度采集系统中采用软件屏蔽锯齿波。

二、信号处理
1、锯齿波延时屏蔽
段周期锯齿波可以由各种环境下磁通量的不规则变化或者线圈电感效应引起，也有部分传感器开关过程中产生锯齿波。

速度采集系统中采用软件延时屏蔽短周期锯齿波。

波形如图02所示：
V 不规则锯齿波
0.02ms 0.005ms
3~5V
0V
A B C D E
t
图02 脉冲波形
软件在AB过程中检测到脉冲，此时默认延时20个时钟周期（约0.02ms）C点采样，若为高电平则持续采样直到D点低电平，然后进行5个时钟周期延时至E点，若恒为低电平，则为一个有效脉冲。

2、提高SPI传输噪声容限
SPI通信端口在传输过程中电阻不匹配可能引起反射波干扰，同时伴随各种复杂的工作环境，会产生各种干扰波形。

速度采集系统中，通过对SPI信道匹配上下拉电阻并增加电容，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。

三、通信协议
SPI通信口默认为1秒钟时间间隔发送一个数据包，数据包包含帧头、帧尾、1秒钟内的脉冲个数和校验位。

数据包内容如表01所示：
表01 数据包内容
编号说明内容备注
1 丢弃位FF 缓冲
2 帧头5D
3 数据位00 脉冲计数
4 空位AA 预留
5 空位AA 预留
6 空位AA 预留
7 异或和校验00~FF 2~6校验
8 帧尾DD
例：FF 5D 02 AA AA AA5D DD (十六进制显示)
四、SPI通信口工作模式
SPI通信过程为1秒钟时间间隔发送一个数据包，这里的SPI采取主机模式发送信息，并由SS脚控制从机接收，接收方需将SPI通信过程设为从机模式接收数据包。

SPI时钟极性默认为空闲时SCK低电平，默认数据传输过程如下：
起始沿：上升沿
结束沿：下降沿
SPI时钟相位默认如下采样规律：
起始沿：采样
结束沿：设置
SPI时钟频率采用128分频，并使用内部标准1M晶振。

SPI端口SS脚默认空闲为高电平，当发生通信时立刻拉低，通信结束后立刻拉高。

如有需要可以加入SS脚延时。

SPI传输模式如图03所示：
其中CPOL为数据传输过程中SCK工作模式。

MSB为默认高有效位发送。

图03 默认SPI工作模式
五、SPI通信规则及调整范围
SPI通信规则及调整范围如表02所示：
内容默认调整范围工作模式主机主机、从机
SS脚电位通信时拉低可取反
SS脚拉低延时无延时0~∞
SS脚拉高延时无延时0~∞
SCK电位空闲低电平可取反
数据传输过程SCK起始沿上升，结束沿下降取反数据采样起始沿采样，结束沿设置取反
有效位发送最高有效位发送MSB/LSB
工作频率1M/128 1M/(2/4/8/16/32/64/128) 字节间延时寄存器延时寄存器延时~∞
发送方式定时主动发送主动发送、呼叫验证数据包发送间隔1s 10ms~∞
硬件开发部曾祥子
2012-11-13。