SPI全稱是串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface),是由Motorola提出的一種全雙工(全雙工指可以同時(shí)(瞬時(shí))進(jìn)行信號的雙向傳輸(A→B且B→A))同步串行通信接口,通信波特率可以高達(dá)5Mbps,但具體速度大小取決于SPI硬件。
SPI總線只需四條線就可以完成MCU與各種外圍器件的通訊。
1)MOSI(SDI )–Master數(shù)據(jù)輸出,Slave數(shù)據(jù)輸入;
2)MISO (SDO)– Master數(shù)據(jù)輸入,Slave數(shù)據(jù)輸出;
3)SClK– 時(shí)鐘信號,由Master產(chǎn)生;
4)/CS– Slave使能信號,由Master控制。
SPI通信就是采用這樣的主從模式(Master-Slave)架構(gòu),一般為一個(gè)Master和多個(gè)Slave的應(yīng)用模式。切記,誰為主,誰提供SCLK時(shí)鐘信號。
SPI通訊就需要這四根線。其中,CS是控制芯片是否被選中的,也就是說只有片選信號為預(yù)先規(guī)定的使能信號時(shí),對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個(gè)SPI設(shè)備成為可能。接下來再負(fù)責(zé)通訊的3根線就可以了。
SPI也是串行通訊協(xié)議,也就是說數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)摹_@就是SCLK時(shí)鐘線存在的原因,由SCLK提供時(shí)鐘脈沖,SDI,SDO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。操作時(shí)序很簡單,如下:
看見時(shí)序圖了,就知道怎么通訊了。SPI接口在Master控制下產(chǎn)生的從器件使能信號和時(shí)鐘信號,兩個(gè)雙向移位寄存器按位傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,傳輸數(shù)據(jù)高位在前,低位在后(MSB first)。在SCK的下降沿上數(shù)據(jù)改變,上升沿一位數(shù)據(jù)被存入移位寄存器。
換個(gè)說法,SPI是一個(gè)環(huán)形總線結(jié)構(gòu),主要是在sck的控制下,兩個(gè)雙向移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。對于主機(jī)來說,上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。
上升沿到來的時(shí)候,sdi上的電平將被發(fā)送到從設(shè)備的寄存器中。從M_Sbuff寄存器的7位,發(fā)送到S_Sbuff寄存器的0位;
下降沿到來的時(shí)候,sd噢上的電平將被接收到主設(shè)備的寄存器中。從S_Sbuff寄存器的7位,發(fā)送到M_Sbuff寄存器的0位;
一個(gè)完整的傳送周期是16位,即兩個(gè)字節(jié),因?yàn)椋紫戎鳈C(jī)要發(fā)送命令過去,然后從機(jī)根據(jù)主機(jī)的命令準(zhǔn)備數(shù)據(jù),主機(jī)在下一個(gè)8位時(shí)鐘周期才把數(shù)據(jù)讀回來。
SPI總線比IIC總線傳輸數(shù)據(jù)省事。之前用過的IIC通訊,又有起始位,又有停止位的。SPI比較豪爽,對于主機(jī)來說,有上升沿就寫一位,有下降沿就讀一位。因?yàn)檫@樣,SPI能夠不等8位數(shù)據(jù)都傳完就停止。沒有了主機(jī)發(fā)出的SCLK脈沖,就不再有數(shù)據(jù)交換了。需要注意的是:我們的主設(shè)備能夠控制時(shí)鐘,因?yàn)槲覀兊腟PI通信并不像UART或者IIC通信那樣有專門的通信周期,有專門的通信起始信號,有專門的通信結(jié)束信號;所以我們的SPI協(xié)議能夠通過控制時(shí)鐘信號線,當(dāng)沒有數(shù)據(jù)交流的時(shí)候我們的時(shí)鐘線要么是保持高電平要么是保持低電平。
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SPI總線
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