一种基于SPI总线的环形总线结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于SPI总线的环形总线结构，其特征在于，该环形总线结构包括至少一个具有SPI接口的MCU模块和多个插槽，其中，所述具有SPI接口的MCU模块插接插槽上，所述至少一个具有SPI接口的MCU模块之间通过SPI总线相连成环形。该环形总线结构基于SPI接口，速度可以达到Mbps级别，可以满足RTU产品大数据吞吐量以及快速响应的要求；该环形总线结构中的每一个节点都是对等的，可以灵活地增加或删除不同的功能模块以适应不同的需求，提高线路利用率；该环形总线结构简单，降低了电路设计的复杂度，提高了系统的可靠性，同时降低开发成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SPI总线的环形总线结构
本技术涉及总线拓扑结构，尤其涉及一种基于SPI总线的环形总线结构。
技术介绍
RTU(远程终端单元)作为一种继PLC(可编程逻辑控制器)后兴起的远程逻辑控制单元，随着其在广域范围内应用的杰出表现，已逐步为业界认可，同时也已经吸引了一批具有前瞻性战略眼光的自动化制造商进行了专业的研发与制造。同时，随着科学技术的飞速发展，原先功能相对较弱的MCU模块(微控制单元)的性能也得到了很大的提高，大大增强了RTU(远程终端单元)的数据处理能力，使得复杂算法与通信协议在本地执行而非远程工作站或数据中心处理成为可能，也不再只依赖于远程工作站进行输出控制，更多的时候在本地即可进行闭环控制与调节。因此，需要一种高速并且具有灵活扩展性的总线模型来适应大数据量及多功能切换的需求。电路设计中总线拓扑结构与网络类似，可以分成星形、树形，环形等。其中环形结构环行结构是通过高速总线将每一个从单元和主控单元连接成环，它具有结构简单，线路利用率高，扩充性好等优点，可以满足RTU(远程终端单元)的要求。传统的RTU(远程终端单元)总线拓扑结构基本上采用星形或者树形结构。这类总线结构普遍存在线路利用率低，扩充性差的缺点，当输入输出节点增加时，电路设计的复杂度会成倍增加，不利于成本控制及功能切换，无法满足大量的数据吞吐以及功能扩展的需求。SPI(SerialPeripheralInterface串行外设接口)是由摩托罗拉公司开发的一种高速、全双工、同步串行通信总线，大量用在MCU模块(微控制单元)与外围设备以及MCU模块(微控制单元)之间或者与主控CPU的通信中。SPI总线的速度较其它的常用串行总线要快，可以达到Mbps(兆比特每秒)级别，同时采用的管脚数量较少，可以节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线，能简化电路设计，提高系统的可靠性，同时也为PCB板的布局节省空间。正是出于它具有占用接口线少，通信效率高的特点，得到绝大多数IC生产厂商的支持，目前基本所有的MCU芯片都集成有一个或者多个SPI接口。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种基于SPI总线的环形总线结构，其采用基于多个同构节点的单向环形总线拓扑结构，每个节点包括了一个带有自动切换开关的插槽和一个具备两个SPI总线的MCU模块，节点之间采用SPI总线连接，节点发出的消息可以达到拓扑结构中其它任一节点，通过自动切换插槽可以方便地添加/移除节点。具体来说，本技术的目的在于提供以下方面：(1)、一种基于SPI总线的环形总线结构，其特征在于，该环形总线结构包括至少一个具有SPI接口的MCU模块和多个插槽，其中，所述具有SPI接口的MCU模块插接插槽上，所述至少一个具有SPI接口的MCU模块之间通过SPI总线相连成环形。(2)、根据(1)所述的环形总线结构，其特征在于，所述具有SPI接口的MCU模块至少具有两个SPI接口。(3)、根据(1)所述的环形总线结构，其特征在于，所述插槽带有自动切换开关。(4)、根据(3)所述的环形总线结构，其特征在于，所述插槽具有一组地址信号线，所述地址信号线用于标识插接在其上的具有SPI接口的MCU模块。(5)、根据(4)所述的环形总线结构，其特征在于，所述地址信号线为地址固定的地址信号线。(6)、根据(4)所述的环形总线结构，其特征在于，所述地址信号线为地址可变的地址信号线。本技术所具有的有益效果包括：(1)环形总线结构基于SPI接口，速度可以达到Mbps级别，可以满足RTU产品大数据吞吐量以及快速响应的要求；(2)环形总线结构中的每一个节点都是对等的，可以灵活地增加或删除不同的功能模块以适应不同的需求，提高线路利用率；(3)环形总线结构简单，降低了电路设计的复杂度，提高了系统的可靠性，同时降低开发成本。附图说明图1示出根据本技术一种优选实施方式的环形总线结构的结构示意图。附图标号说明：Module1、Module2、Module3、Module4-具有两个SPI接口的MCU模块Slot1、Slot2、Slot3、Slot4-带有自动切换开关的插槽SPI1、SPI2-SPI接口ADDR-地址信号线Data-数据流具体实施方式下面通过附图和实施例对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本技术的特点和优点将变得更为清楚明确。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。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。根据本技术提供的一种基于SPI总线的环形总线结构，该环形总线结构包括至少一个具有SPI接口的MCU模块和多个插槽，其中，所述具有SPI接口的MCU模块插接插槽上，所述至少一个具有SPI接口的MCU模块之间通过SPI总线相连成环形。具体而言，所述多个具有SPI接口的MCU模块通过SPI总线相连成单向环形总线结构，其中每个MCU模块发出的消息都可以到达环形总线结构中其它任一MCU模块，而且，通过插槽可以方便地添加或移除MCU模块。在一个优选的实施方式中，所述具有SPI接口的MCU模块包括ARM处理器或单片机。在优选的实施方式中，所述具有SPI接口的MCU模块至少具有两个SPI接口。具体而言，所述两个SPI接口都是单工接口：一个作为接收接口，只能用于接收数据，不能用于发送数据；另一个作为发送接口，只能用于发送数据，不能用于接收数据。因此，大大简化了MCU模块与外围设备以及MCU模块之间或者与主控CPU的通讯程序，降低了程序设计的复杂度，提高了可靠性。在本技术中，一个插槽和一个具有两个SPI接口的MCU模块构成一个节点，在所述环形总线结构中包含多个结构相同节点，所述结构相同的节点称之为同构节点。该环形总线结构工作时，数据流从其中一个节点的发送接口发出，绕环形总线一周，最后回到该节点的接收接口，省去了复杂的寻址过程。无论是硬件或软件的复杂度都大大的降低了。通过插槽，可以方便地进行节点的添加或移除。在一个优选的实施方式中，所述插槽带有自动切换开关。在默认情况下，所述自动切换开关处于闭合/连通状态。在优选的实施方式中，所述插槽具有一组地址信号线，所述地址信号线用于标识插接在其上的具有SPI接口的MCU模块。具体而言，所述地址信号线为插接在其上的MCU模块设定一个地址，该地址唯一的标识了插接在其上的MCU模块。而地址的宽度决定了该环形总线结构中节点的最大个数。所述地址信号线可以是地址固定的地址信号线，也可以是地址可变的地址信号线。在一个优选的实施方式中，在环形总线结构不变的情况下，根据不同的通信协议，该总线结构可以工作在单循环或迭代工作模式。通过该环形总线结构，RTU可以将功能分割为不同的扩展模块的相关硬件，依据不同的需求灵活组合，达到RTU的性能最大化，使RTU能应用在更广泛的场合，对于降低电路设计的复杂度，提高数据的传输速度，增加数据的容错率，提高设备的灵活性等方面具有重大的意义。以下结合附图和具体实施例作进一步描述。如图1所示，该环形总线结构包括四个具有两个SPI接口的MCU模块：Module1、Module2、Module3和Module4，该环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SPI总线的环形总线结构，其特征在于，该环形总线结构包括至少一个具有SPI接口的MCU模块和多个插槽，其中，所述具有SPI接口的MCU模块插接插槽上，所述至少一个具有SPI接口的MCU模块之间通过SPI总线相连成环形。

【技术特征摘要】
1.一种基于SPI总线的环形总线结构，其特征在于，该环形总线结构包括至少一个具有SPI接口的MCU模块和多个插槽，其中，所述具有SPI接口的MCU模块插接插槽上，所述至少一个具有SPI接口的MCU模块之间通过SPI总线相连成环形。2.根据权利要求1所述的环形总线结构，其特征在于，所述具有SPI接口的MCU模块至少具有两个SPI接口。3.根据权利要求1所述的环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克振，
申请(专利权)人：北京研华兴业电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11