弄懂SPI接口

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弄懂SPI接口

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PI（Serial Peripheral InteRFace，串行外设接口）是Motorola公司提出的一种同步串行数据传输标准，在很多器件中被广泛应用。 1. 接口 / u# r. W4 Y* W/ p3 ]SPI接口经常被称为4线串行总线，以主/从方式工作，数据传输过程由主机初始化。如图1所示，其使用的4条信号线分别为： / f9 b. {9 ]; N9 B& J. g* i8 ]( t1) SCLK：串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出； ; Z' ^! f$ B9 g$ a3 V7 v 2) MOSI：主机输出从机输入数据线； 0 k2 w- ~3 j6 R" d : l. j) Q0 O: w+ M  s3) MISO：主机输入从机输出数据线； ; O) l+ f8 f2 P- w 4) SS：片选线，低电平有效，由主机输出。   d- `) Q, B. U7 J# x在SPI总线上，某一时刻可以出现多个从机，但只能存在一个主机，主机通过片选线来确定要通信的从机。这就要求从机的MISO口具有三态特性，使得该口线在器件未被选通时表现为高阻抗。 - Z6 G: h4 q! O) w8 i, T 3 K* |; X7 G0 q! k0 N' n: ~2 B工程师博客：弄懂SPI接口（电子工程专辑) : u" l8 L% Y5 @. [4 Y 2. 数据传输 9 i, J; X  |# l3 N5 W在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作： 0 U& d& d7 X. E% d+ q; M0 b% e- H  N! s & D& h; m, a) V1) 主机通过MOSI线发送1位数据，从机通过该线读取这1位数据； , G7 _' h; |6 q; ]  @1 N$ w( ]2) 从机通过MISO线发送1位数据，主机通过该线读取这1位数据。 0 t$ D0 s' |% c( G) w+ r这是通过移位寄存器来实现的。如图2所示，主机和从机各有一个移位寄存器，且二者连接成环。随着时钟脉冲，数据按照从高位到低位的方式依次移出主机寄存器和从机寄存器，并且依次移入从机寄存器和主机寄存器。当寄存器中的内容全部移出时，相当于完成了两个寄存器内容的交换。 工程师博客：弄懂SPI接口（电子工程专辑) , U8 Q! a. R6 O+ Y- O7 ~3. 时钟极性和时钟相位 在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性（CPOL或UCCKPL）和时钟相位（CPHA或UCCKPH）。时钟极性设置时钟空闲时的电平，时钟相位设置读取数据和发送数据的时钟沿。 ' B3 C& U; ^0 v 主机和从机的发送数据是同时完成的，两者的接收数据也是同时完成的。所以为了保证主从机正确通信，应使得它们的SPI具有相同的时钟极性和时钟相位。 8 `9 }% o" Q; I) S6 `( u6 \+ J. q9 M. c # j3 p) I2 [, Z& k7 b举例来说，分别选取MSP430控制器和OLED驱动SH1101A为主从机，图3和图4为它们的SPI时序。由图4可知，SH1101A的SPI时钟空闲时为高电平，并且在后时钟沿接收数据，则MSP430控制器SPI的设置应与此保持一致。从图3中可以看出，要使得时钟在空闲时为高电平，应将UCCKPL置1；要使得在后时钟沿接收数据，应将UCCKPH清零。 工程师博客：弄懂SPI接口（电子工程专辑) ( p: ~1 Y- d2 |" S3 |) L 工程师博客：弄懂SPI接口（电子工程专辑) 4. 优缺点 7 }5 t. N& \8 i- P. ] + a5 I# p" ~$ o# l; L# Z" G  oSPI接口具有如下优点： . i* N6 J0 W9 H/ \. R. a1) 支持全双工操作； 2) 操作简单； , Z/ J5 A. ]  L( `: D- Y- b7 o% ?3) 数据传输速率较高。 7 g7 l- x' S  {. m2 [6 t# S! S4 N  } 同时，它也具有如下缺点： 1) 需要占用主机较多的口线（每个从机都需要一根片选线）；   }8 f  h/ ?7 }& H3 i 2) 只支持单个主机。

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kinidrily

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