SPI通讯协议

一、SPI概述

SPI,是英语Serial Peripheral Interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。

SPI是一个环形总线结构,由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成,其时序其实很简单,主要是在sck的控制下,两个双向移位寄存器进行数据交换

 SPI总线的系统

(1)MOSI:主器件数据输出,从器件数据输入 (2)MISO:主器件数据输入,从器件数据输出 (3)SCLK:时钟信号,由主器件产生 (4)/SS:从器件使能信号,由主器件控制

SPI总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3),其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式。

 二、传输过程

上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。

SPI,是英语Serial Peripheral Interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。

上升沿到来的时候,sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。

下降沿到来的时候,sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。

假设主机和从机初始化就绪:并且主机的sbuff=0xaa (10101010),从机的sbuff=0x55 (01010101),下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。

--------------------------------------------------------------------------------------- 脉冲 主机sbuff   从机sbuff   sdi   sdo --------------------------------------------------------------------------------------- 0 00-0   10101010  01010101   0    0 --------------------------------------------------------------------------------------- 1 0--1   0101010x  10101011 0  1 1 1--0   01010100 10101011     0    1 --------------------------------------------------------------------------------------- 2 0--1   1010100x  01010110     1    0 2 1--0   10101001 01010110       1    0 --------------------------------------------------------------------------------------- 3 0--1   0101001x 10101101    0     1 3 1--0   01010010 10101101    0     1 --------------------------------------------------------------------------------------- 4 0--1   1010010x 01011010    1       0 4 1--0   10100101 01011010      1     0 --------------------------------------------------------------------------------------- 5 0--1   0100101x 10110101    0      1 5 1--0   01001010 10110101      0    1 --------------------------------------------------------------------------------------- 6 0--1   1001010x 01101010    1    0 6 1--0   10010101 01101010    1    0 --------------------------------------------------------------------------------------- 7 0--1   0010101x  11010101     0     1 7 1--0   00101010 11010101      0     1 --------------------------------------------------------------------------------------- 8 0--1   0101010x  10101010    1    0 8 1--0   01010101  10101010    1    0 ---------------------------------------------------------------------------------------

这样就完成了两个寄存器8位的交换,上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿,sdi、 sdo相对于主机而言的。根据以上分析,一个完整的传送周期是16位,即两个字节,因为,首先主机要发送命令过去,然后从机根据主机的名准备数据,主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。

SPI主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。

三、内部结构

四、传输时序

SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。如下图所示,在SCLK的下降沿上数据改变,上升沿一位数据被存入移位寄存器。

SPI接口没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。

已知的有的器件SPI已达到50Mbps。具体到产品中SPI的速率主要看主从器件SPI控制器的性能限制。

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