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電子發(fā)燒友網(wǎng)>電子資料下載>接口技術>SPI總線技術概念及協(xié)議的詳細說明

SPI總線技術概念及協(xié)議的詳細說明

2020-08-21 | doc | 0.06 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

  SPI,是一種高速的,全雙工,同步的通信總線,并且在芯片的管腳上只占用四根線,節(jié)約了芯片的管腳,同時為PCB的布局上節(jié)省空間,提供方便,正是出于這種簡單易用的特性,如今越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議,比如AT91RM9200。

  SPI的通信原理很簡單,它以主從方式工作,這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備,需要至少4根線,事實上3根也可以(單向傳輸時)。也是所有基于SPI的設備共有的,它們是SDI(數(shù)據(jù)輸入)、SDO(數(shù)據(jù)輸出)、SCLK(時鐘)、CS(片選)。

  (1)SDO – 主設備數(shù)據(jù)輸出,從設備數(shù)據(jù)輸入;

 ?。?)SDI – 主設備數(shù)據(jù)輸入,從設備數(shù)據(jù)輸出;

 ?。?)SCLK – 時鐘信號,由主設備產(chǎn)生;

 ?。?)CS – 從設備使能信號,由主設備控制。

  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先規(guī)定的使能信號時(高電位或低電位),對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。

  接下來就負責通訊的3根線了。通訊是通過數(shù)據(jù)交換完成的,這里先要知道SPI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)?。這就是SCLK時鐘線存在的原因,由SCLK提供時鐘脈沖,SDI,SDO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)輸出通過 SDO線,數(shù)據(jù)在時鐘上升沿或下降沿時改變,在緊接著的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數(shù)據(jù)傳輸,輸入也使用同樣原理。這樣,在至少8次時鐘信號的改變(上沿和下沿為一次),就可以完成8位數(shù)據(jù)的傳輸。

  要注意的是,SCLK信號線只由主設備控制,從設備不能控制信號線。同樣,在一個基于SPI的設備中,至少有一個主控設備。這樣傳輸?shù)奶攸c:這樣的傳輸方式有一個優(yōu)點,與普通的串行通訊不同,普通的串行通訊一次連續(xù)傳送至少8位數(shù)據(jù),而SPI允許數(shù)據(jù)一位一位的傳送,甚至允許暫停,因為SCLK時鐘線由主控設備控制,當沒有時鐘跳變時,從設備不采集或傳送數(shù)據(jù)。也就是說,主設備通過對SCLK時鐘線的控制可以完成對通訊的控制。SPI還是一個數(shù)據(jù)交換協(xié)議:因為SPI的數(shù)據(jù)輸入和輸出線獨立,所以允許同時完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出。不同的SPI設備的實現(xiàn)方式不盡相同,主要是數(shù)據(jù)改變和采集的時間不同,在時鐘信號上沿或下沿采集有不同定義,具體請參考相關器件的文檔。

  在點對點的通信中,SPI接口不需要進行尋址操作,且為全雙工通信,顯得簡單高效。在多個從設備的系統(tǒng)中,每個從設備需要獨立的使能信號,硬件上比I2C系統(tǒng)要稍微復雜一些。

  最后,SPI接口的一個缺點:沒有指定的流控制,沒有應答機制確認是否接收到數(shù)據(jù)。

  AT91RM9200的SPI接口主要由4個引腳構(gòu)成:SPICLK、MOSI、MISO及 NSS,其中SPICLK是整個SPI總線的公用時鐘,MOSI、MISO作為主機,從機的輸入輸出的標志,MOSI是主機的輸出,從機的輸入,MISO 是主機的輸入,從機的輸出。NSS是從機的標志管腳,在互相通信的兩個SPI總線的器件,NSS管腳的電平低的是從機,相反NSS管腳的電平高的是主機。在一個SPI通信系統(tǒng)中,必須有主機。SPI總線可以配置成單主單從,單主多從,互為主從。

  SPI的片選可以擴充選擇16個外設,這時PCS輸出=NPCS,說NPCS0~3接4-16譯碼器,這個譯碼器是需要外接4-16譯碼器,譯碼器的輸入為NPCS0~3,輸出用于16個外設的選擇。

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