SPI总线协议的基本概念和作用

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文章中,我们主要对SPI总线协议进行了介绍。包括它的结构,组成,工作流程,应用等等方面都有相关的内容解说,希望通过本文,能让大家认识这种协议。

不管是网络领域还是通信领域,只要是跟电子,跟智能有关系的地方,你都能发现它们自身都具有一定的协议。那么我们现在将要为大家介绍的就是SPI总线协议。SPI总线协议算是一种通信协议,那么它的具体概念是什么呢?现在我们就来从文中了解一下吧。

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SPI总线协议。

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。

上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。

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总线协议中的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 sdisdo
----------------------------------
000-0 10101010 01010101  0  0
----------------------------------
10--1 0101010x 10101011  0  1
11--0 01010100 10101011  0  1
----------------------------------
20--1 1010100x 01010110  1  0
21--0 10101001 01010110  1  0
----------------------------------
30--1 0101001x 10101101  0  1
31--0 01010010 10101101  0  1
----------------------------------
40--1 1010010x 01011010  1  0
41--0 10100101 01011010  1  0
----------------------------------
50--1 0100101x 10110101  0  1
51--0 01001010 10110101  0  1
----------------------------------
60--1 1001010x 01101010  1  0
61--0 10010101 01101010  1  0
----------------------------------
70--1 0010101x 11010101  0  1
71--0 00101010 11010101  0  1
----------------------------------
80--1 0101010x 10101010  1  0
81--0 01010101 10101010  1  0
----------------------------------

#p#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总线是Motorola公司推出的三线同步接口,同步串行3线方式进行通信:一条时钟线SCK,一条数据输入线MOSI,一条数据输出线MISO;用于 CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI总线协议主要特点有: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。

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。

SPI模块为了和外设进行数据交换,根据外设工作要求,其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置,时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0,串行同步时钟的空闲状态为低电平;如果CPOL=1,串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果 CPHA=0,在串行同步时钟的***个跳变沿(上升或下降)数据被采样;如果CPHA=1,在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。 SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。

SPI功能模块的设计

根据功能定义及SPI的工作原理,将整个IP Core分为8个子模块:uC接口模块、时钟分频模块、发送数据FIFO模块、接收数据FIFO模块、状态机模块、发送数据逻辑模块、接收数据逻辑模块以及中断形式模块。

深入分析SPI总线协议的四种传输协议可以发现,根据一种协议,只要对串行同步时钟进行转换,就能得到其余的三种协议。为了简化设计规定,如果要连续传输多个数据,在两个数据传输之间插入一个串行时钟的空闲等待,这样状态机只需两种状态(空闲和工作)就能正确工作。

责任编辑:佟健 来源: hi.baidu
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