3線雙向零等待IO通訊機(jī)制
聶小猛(丁丁)2005.6.8

許多設(shè)備需要通過IO通訊交互數(shù)據(jù),怎樣才做到速度最快,通訊可靠,所用資源又少呢?
下面介紹一個我編寫的通訊協(xié)議:
它沒有1線,2線那樣節(jié)省IO資源,但是它的通訊速度絕對最快,無需延時,且不用中斷,還可以對等傳輸.

特點(diǎn)如下:
使用3根普通IO通訊
不使用中斷
雙方都可以主動發(fā)起數(shù)據(jù)通訊,也都可以被動接收數(shù)據(jù),即可以對等傳輸.
有發(fā)送和接收的檢查等待機(jī)制,發(fā)送方知道對方什么時候收了數(shù)據(jù),接收方知道發(fā)送方什么時候發(fā)了數(shù)據(jù).
無需進(jìn)行數(shù)據(jù)延時,最大可能地加快了通訊速度.
CPU閑的時候通訊速率可以最快.忙的時候又可以無限等待.保證絕對同步,不會出錯.
雙方CPU工作速度可以任意,即使是51和P4通訊,也能保證正確無誤.

    ask w1    w2    w3    w4    w5    w6    w7    w8            
MCLK ┐┌──┐    ┌──┐    ┌──┐    ┌──┐    ┌───            
     └┘    └──┘    └──┘    └──┘    └──┘                           
SDT ___┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐┌─┐________
       └─┘└─┘└─┘└─┘└─┘└─┘└─┘└─┘  
SCLK  ┐  ┌──┐    ┌──┐    ┌──┐    ┌──┐    ┌──                   
      └─┘    └──┘    └──┘    └──┘    └──┘                     
    res  r1    r2    r3    r4    r5    r6    r7    r8                           

1.主機(jī)發(fā)起通訊申請到從機(jī)
主機(jī)檢測MCLK是否為0,為0的話是對方在申請通訊,退出函數(shù).
主機(jī)檢測到MCLK=1,表示通訊空閑.
主機(jī)將MCLK=0,表示申請通訊. 之后檢測SCLK是否為0(是否響應(yīng)通訊)

2.從機(jī)響應(yīng)通訊,從機(jī)在閑時檢測MCLK是否為0,發(fā)現(xiàn)為0則主機(jī)向它發(fā)起了通訊申請.
從機(jī)將SCLK=0,表示接受申請,之后檢測MCLK是否變?yōu)?,如果是1則主機(jī)已經(jīng)發(fā)出了第一個bit的數(shù)據(jù).  

3.主機(jī)發(fā)現(xiàn)SCLK=0,知道從機(jī)已經(jīng)開始準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù).
4.主機(jī)發(fā)送第一個bit到SDA.
5.主機(jī)將MCLK=1,表示已經(jīng)發(fā)送第一個bit到SDA.

6.從機(jī)發(fā)現(xiàn)MCLK=1,知道主機(jī)已經(jīng)發(fā)出第一個數(shù)據(jù)
7.從機(jī)收第一個bit的數(shù)據(jù).
8.從機(jī)將SCLK=1,表示已經(jīng)收了第一個bit.之后等待MCLK是否變0,如果變0,則主機(jī)已經(jīng)發(fā)出了第二個bit


9.主機(jī)發(fā)現(xiàn)SCLK=1,知道從機(jī)已經(jīng)開始準(zhǔn)備接受第二個數(shù)據(jù).
10.主機(jī)發(fā)送第二個bit到SDA.
11.主機(jī)將MCLK=0,表示已經(jīng)發(fā)送第二個bit到SDA.

12.從機(jī)發(fā)現(xiàn)MCLK=0,知道主機(jī)已經(jīng)發(fā)出第二個數(shù)據(jù)
13.從機(jī)收第二個bit的數(shù)據(jù).
14.從機(jī)將SCLK=0,表示已經(jīng)收了第二個bit.之后等待MCLK是否變1,如果變1,則主機(jī)已經(jīng)發(fā)出了第三個bit

15.再重復(fù)3-14,3遍,傳完8bit數(shù)據(jù).

16.主機(jī)發(fā)現(xiàn)SCLK=0,知道從機(jī)已經(jīng)收完8位數(shù)據(jù)
17.主機(jī)將MCLK=1,準(zhǔn)備下一輪通訊

18.從機(jī)發(fā)現(xiàn)MCLK=1,知道主機(jī)已經(jīng)收起MCLK
19.從機(jī)將SCLK=1,準(zhǔn)備下一輪通訊


模塊連線方法：
M0接地時，使用串口通訊。波特率9600bps。使用的信號線是＋5V，GND，TXD，RXD
M0懸空時，使用3線IO通訊。使用信號線是＋5V，M1，M2，M3，GND
其中M1是主時鐘線MCLK，用于主機(jī)（發(fā)送數(shù)據(jù)方）申請數(shù)據(jù)通訊及報告數(shù)據(jù)狀態(tài)
其中M2是從時鐘線SCLK，用于從機(jī)（接受數(shù)據(jù)方）反饋從機(jī)數(shù)據(jù)處理狀態(tài)
其中M3是數(shù)據(jù)線，用于傳輸數(shù)據(jù)。