SPI总线协议的时序流程

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下面我们主要对SPI总线协议的具体时序进行一个讲解,希望大家能从中得到一个参考,了解这个具体的过程。希望对大家有所帮助。

SPI总线在很多方面都所应用,现在我们就以SPI总线协议的具体流程过程来进行一个讲解。下面我们通过一个例子来了解一下具体的时序问题。希望通过本文的介绍,能让大家对这部分知识有所掌握。

SPI总线协议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。假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010,上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。那么第一个上升沿来的时候数据将会是sdo=1;寄存器=0101010x。下降沿到来的时候,sdi上的电平将所存到寄存器中去,那么这时寄存器=0101010sdi,这样在8个时钟脉冲以后,两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成里一个spi时序。

例子:

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

  1. 脉冲 主机sbuff 从机sbuff  sdi sdo  
  2. 0    10101010  01010101   0   0   
  3. 1上  0101010x  1010101x   0   1   
  4. 1下  01010100  10101011   0   1   
  5. 2上  1010100x  0101011x   1   0   
  6. 2下  10101001  01010110   1   0   
  7. 3上  0101001x  1010110x   0   1   
  8. 3下  01010010  10101101   0   1   
  9. 4上  1010010x  0101101x   1   0   
  10. 4下  10100101  01011010   1   0   
  11. 5上  0100101x  1011010x   0   1   
  12. 5下  01001010  10110101   0   1   
  13. 6上  1001010x  0110101x   1   0   
  14. 6下  10010101  01101010   1   0   
  15. 7上  0010101x  1101010x   0   1   
  16. 7下  00101010  11010101   0   1   
  17. 8上  0101010x  1010101x   1   0   
  18. 8下  01010101  10101010   1   0  

这样就完成了两个寄存器8位的交换,上面的上表示上升沿、下表示下降沿,sdi、sdo相对于主机而言的。其中ss引脚作为主机的时候,从机可以把它拉底被动选为从机,作为从机的是时候,可以作为片选脚用。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,在串行同步时钟的第一个跳变沿(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: 互联网
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