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SPI協議模塊

發布時間:2018-03-26

SPI協議概括

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(數據輸入)、SDO(數據輸出)、SCLK(時鐘)、CS(片選)。
(1)SDI – SerialData In,串行數據輸入;
(2)SDO – SerialDataOut,串行數據輸出;
(3)SCLK – Serial Clock,時鐘信號,由主設備產生;
(4)CS – Chip Select,從設備使能信號,由主設備控制。
其中,CS是從芯片是否被主芯片選中的控制信號,也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時(高電位或低電位),主芯片對此從芯片的操作才有效。這就使在同一條總線上連接多個SPI設備成為可能。
接下來就負責通訊的3根線了。通訊是通過數據交換完成的,這里先要知道SPI是串行通訊協議,也就是說數據是一位一位的傳輸的。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據傳輸。數據輸出通過 SDO線,數據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。完成一位數據傳輸,輸入也使用同樣原理。因此,至少需要8次時鐘信號的改變(上沿和下沿為一次),才能完成8位數據的傳輸。
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。這樣傳輸的特點:這樣的傳輸方式有一個優點,與普通的串行通訊不同,普通的串行通訊一次連續傳送至少8位數據,而SPI允許數據一位一位的傳送,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據。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還是一個數據交換協議:因為SPI的數據輸入和輸出線獨立,所以允許同時完成數據的輸入和輸出。不同的SPI設備的實現方式不盡相同,主要是數據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。
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據。
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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