SPI 串行外设接口

来源:互联网 发布:centos 编译安装lnmp 编辑:程序博客网 时间:2021/04/12 15:17

基本概念

  • Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的

  • SPI(Serial Peripheral Interface–串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口,它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,低位在前,高位在后。

  • SPI总线可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件相连,包FLASH、EEPROM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。

  • 该接口一般使用4条线:

    • 串行时钟线(SCLK)
    • 主机输入/从机输出数据线MISO
    • 主机输出/从机输入数据线MOSI
    • 低电平有效的从机选择线NSS
      有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的 SPI接口芯片没有主机输 出/从机输入数据线MOSI
  • SPI有三个寄存器分别为:控制寄存器SPCR,状态寄存器SPSR,数据寄存器SPDR。

接口信号

  • 一主一从

这里写图片描述

  • 一主多从

这里写图片描述
MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入
MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出
SCLK –时钟信号,由主器件产生,最大为fPCLK/2,从模式频率最大为fCPU/2
NSS – 从器件使能信号,由主器件控制,有的IC会标注为CS (Chip select)

  • 在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且为全双工通信,显得简单高效。在多个从器件的系统中,每个从器件需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。

  • 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的上升沿上数据改变,同时一位数据被存入移位寄存器。

工作模式

SPI有四种工作模式,各个工作模式的不同在于SCLK不同, 具体工作由CPOL,CPHA决定
CPOL: (Clock Polarity),时钟极性
1. 当CPOL为0时,时钟空闲时电平为低;
2. 当CPOL为1时,时钟空闲时电平为高;
CPHA:(Clock Phase),时钟相位
1. 当CPHA为0时,时钟周期的上升沿采集数据,时钟周期的下降沿输出数据;
2. 当CPHA为1时,时钟周期的下降沿采集数据,时钟周期的上升沿输出数据;

CPOL和CPHA,分别都可以是0或时1,对应的四种组合时序图如下:

这里写图片描述

优点

全双工通信,数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几Mbps。信号线少,协议简单,相对数据速率高。

缺点

没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。