SPI半双工通信

SPI半双工通信
采用DMA进行通信，一次通信中采用固定长度的字节数（110字节），主机和从机都通过接收完成中断来判断一帧数据接收完成。

SPI采用双工的方式实现类似半双工的通信，主机有数据发送时，从机发送垃圾数据，从机有数据发送时主机发送垃圾数据。

主机通过Master_s(GPIO1)引脚告诉从机主机有数据要发送，从机通过Slave_s(GPIO2)引脚告诉主机从机已经准备好可以发数据了。

主机与从机的SPI进行通信时，有以下三种情况：
1 主机有数据发送
此时分两种情况：
➢主机有数据发送，从机没有数据发送。

主机需要发送数据时，配置好DMA，并准备好发送的数据，然后发送出脉冲，如图即Master_s脉冲信号。

当从机检测到主机的
Master_s信号时，立即查看DMA是否装载好数据要发送，若没有则装载垃圾数据0XFF,然后发送Slave_s脉冲信号告诉主机已经准备好，主机收到Slave_s信号时立即启动发送。

➢主机有数据发送，从机也有数据发送。

主机需要发送数据时，配置好DMA，并准备好发送的数据，然后发送出脉冲，如图即Master_s脉冲信号。

当从机检测到主机的
Master_s信号时，立即查看DMA是否装载好数据要发送，若已经装载好发送的数据,则拷贝这些装载好的数据，下次重新发送。

然后发送Slave_s脉冲信号告诉主机已经准备好，主机收到Slave_s信号时立即启动发送。

2从机有数据发送
此时分两种情况：
➢从机有数据发送，主机没有数据发送。

从机配置好DMA并装载好数据后发送Slave_s 脉冲信号告诉主机从机要发送数据，主机收到Slave_s脉冲信号后
采用DMA 进行通信，一次通信中采用固定长度的字节数（110字节），主机和从机都通过接收完成中断来判断一帧数据接收完成。

SPI 采用双工的方式实现类似半双工的通信，主机有数据发送时，从机发送垃圾数据，从机有数据发送时主机发送垃圾数据。

主机通过Master_s(GPIO1)引脚告诉从机主机有数据要发送，从机通过Slave_s(GPIO2)引脚告诉主机从机已经准备好可以发数据了。

1 主机有数据发送 此时分两种情况：
➢ 主机有数据发送，从机没有数据发送。

主机需要发送数据时，配置好DMA ，并准备好
发送的数据，然后发送出脉冲，如图即Master_s 脉冲信号。

当从机检测到主机的Master_s 信号时，立即查看DMA 是否装载数据要发送，若没有则装载垃圾数据0XFF,然后发送Slave_s 脉冲信号告诉主机已经准备好，主机收到Slave_s 信号时查看是否装载好数据，装载好就立即启动发送。

从机在接收完成中断中查看接收数据是否有效。

如果有效则保持这次接收的数据，认为这次自己发送的数据无效，下次需重新发送。

重发时通过通信协议表明是重发帧。

master_s slave_s
clk
mosi
miso
D
D
D
D
D
D
D
D
FF FF FF FF FF FF FF FF
➢ 主机有数据发送，从机也有数据发送。

主机需要发送数据时，配置好DMA ，并准备好
发送的数据，然后发送出脉冲，如图即Master_s 脉冲信号。

当从机检测到主机的Master_s 信号时，立即查看DMA 是否装载好数据要发送，若已经装载好发送的数据
,则重新装载为垃圾数据，
改变装载标志位，下次重新发送。

然后发送Slave_s 脉冲信号告诉主机已经准备好，主机收到Slave_s 信号时查看是否装载好数据，装载好就立即启动发送。

从机在接收完成中断中查看接收数据是否有效。

如果有效这保持这次接收的数据，认为这次自己发送的数据无效，下次需重新发送。

重发时通过通信协议表明是重发帧。

master_s slave_s
clk
mosi
miso
D
D
D
D
D
D
D
D
FF FF FF FF FF FF FF FF
2从机有数据发送 此时分两种情况：
➢ 从机有数据发送，主机不发送数据。

从机配置好DMA 并装载好数据后发送Slave_s
脉冲信号告诉主机从机要发送数据，主机收到Slave_s 信号时查看是否装载好数据，如果没有装载好就装载垃圾数据0xff ，然后启动发送。

从机在接收完成中断中查看接收数据是否有效。

如果是无效垃圾数据，则不用保存这次数据，并认为自己这次数据发送数据有效。

slave_s master_s
clk
mosi
miso
FF
FF
FF
FF
FF
FF
FF
FF
D D D D D D D
D
➢ 从机有数据发送，主机也有数据发送。

从机配置好DMA 并装载好数据后发送
Slave_s 脉冲信号告诉主机从机要发送数据，主机收到Slave_s 信号时查看是否装载好数据，如果装载好就立即启动发送。

从机在接收完成中断中查看接收数据是否有效。

如果是有效数据，则保存这次数据，并认为自己这次数据发送数据无效。

下次重新发送。

重发时通过通信协议表明是重发帧。

slave_s master_s
clk
mosi
miso
D
D
D
D
D
D
D
D
D D D D D D D
D
3 主从机都有数据发送。

主从机都配置好DMA 装载好数据，并同时发出脉冲信号，等到主机收到从机发送的Slave_s 脉冲信号时查看是否装载好数据，装载好就立即启动发送。

从机在接收完成中断中查看接收数据是否有效。

如果有效则保持这次接收的数据，认为这次自己发送的数据无效，下次需重新发送。

重发时通过通信协议表明是重发帧。

如果接收的是无效数据，则不保存这次数据，并认为自己发送数据成功。

slave_s master_s
clk
mosi
miso
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D D D D D D
D
总体设计
通信协议格式：帧头+整帧长度+命令类型+状态+有效数据长度+有效数据+校验位 为了实现维护的方便，使用分层设计的方法，整体分四个模块进行实现：硬件层、链路层、协议层、应用层。

其中，链路层主要实现427单片机和100单片机之间最基本的通信，包括SPI 初始化、DMA 初始化、数据的发送、数据的接收、协调主从机通信等。

协议层主要实现对应用层发送来的数据进行打包，然后放入发送循环队列，取出要发送的数据传递给链路层。

接收链路层发送过来的数据，放入到接收循环队列，取出要接收的数据并进行解析，把解析后的数据传递给应用层。

应用层主要实现对其他模块提供获取数据接口、发送数据接口、控制接口等。

应用层有数据要发送的时候，先进行打包，然后把打包好的数据放入发送循环队列，然后调用链路层发送数据，发送完成。

由于是SPI全双工通信，发完即收完，紧接着链路层判断接收的数据是否有效，若有效则把数据放入接收循环队列中，协议层从接收队列中取出数据进行解析，把解析后的数据传递给应用层，接收完成。

详细设计
使用427单片机作为主机，100单片机作为从机。

详细设计分为主机部分和从机部分。

主机部分设计
应用部分比较简单，功能比较清晰，概要设计忽略，主机的详细设计主要针对链路层和协议层。

链路层设计
链路层主要完成数据的发送、数据接收、协调主从机数据发送。

硬件上，主机和从机除了SPI的三线连接外还有连个GPIO口连接，用于主从机同步通信。

当主机需要发送数据时，将GPIO1拉高再拉低，通知从机主机有数据需要发送，从机收到后，做好接收准备，并把GPIO2拉高再拉低，告诉主机从机准备好了。

当从机有数据需要发送时，将GPIO2拉高再拉低，告诉主机从机有数据要发送，主机收到后发送时钟信号，开始发送数据。

为了减少解析数据的频率和次数，主机有数据发送时，不论从机有无数据发送，从机都发送垃圾数据。

从机有数据发送主机没有数据发送时，主机发送垃圾数据。

先判断装载标志位是否置位，如果已经装好数据置位了，就立即通过GPIO1通知从机，等待从机GPIO2应答信号，从机应答后检测标志位置位了就开始发送数据。

如果装载标志位没有置位，发现有数据要发送，就装载数据，并置位装载标志位，通过GPIO1通知从机，等待从机GPIO2应答信号，从机应答后检测标志位置位了就开始发送数据。

如果是从机主动要求发送数据，发来GPIO2信号后，检测装载标志位没有置位，则装载垃圾数据，开始发送。

并判定接收的是有效数据，要接收数据。

协议层设计
协议层，发送数据时打包的过程忽略，只说明解析的过程。

主机DMA发送完垃圾数据时，DMA也接收完从机的数据，如果链路层判定是有效数据就对数据进行解析。