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(SPI)

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SPI总线是一种4线总线,因其硬件功能很强,所以与SPI有关的软件就相当简单,使中央处理器(Central Processing Unit,CPU)有更多的时间处理其他事务。正是因为这种简单易用的特性,越来越多的芯片集成了这种通信协议,比如AT91RM9200。SPI是一种高速、高效率的串行接口技术。通常由一个主模块和一个或多个从模块组成,主模块选择一个从模块进行同步通信,从而完成数据的交换。SPI是一个环形结构,通信时需要至少4根线(事实上在单向传输时3根线也可以) [1] 。
SPI的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要至少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。也是所有基于SPI的设备共有的,它们是MISO(主设备数据输入)、MOSI(主设备数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
(1)MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入,从设备数据输出;
(2)MOSI– Master Output Slave Input,主设备数据输出,从设备数据输入;
(3)SCLK – Serial Clock,时钟信号,由主设备产生;
(4)CS – Chip Select,从设备使能信号,由主设备控制。
其中,CS是从芯片是否被主芯片选中的控制信号,也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时(高电位或低电位),主芯片对此从芯片的操作才有效。这就使在同一条总线上连接多个SPI设备成为可能。
接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的,这里先要知道SPI是串行通讯协议,也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因,由SCLK提供时钟脉冲,SDI,SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线,数据在时钟上升沿或下降沿时改变,在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输,输入也使用同样原理。因此,至少需要8次时钟信号的改变(上沿和下沿为一次),才能完成8位数据的传输。
SCLK信号线只由主设备控制,从设备不能控制信号线。同样,在一个基于SPI的设备中,至少有一个主控设备。这样传输的特点:这样的传输方式有一个优点,与普通的串行通讯不同,普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据,而SPI允许数据一位一位的传送,甚至允许暂停,因为SCLK时钟线由主控设备控制,当没有时钟跳变时,从设备不采集或传送数据。也就是说,主设备通过对SCLK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议:因为SPI的数据输入和输出线独立,所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同,主要是数据改变和采集的时间不同,在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义,具体请参考相关器件的文档。
最后,SPI接口的一个缺点:没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。
SPI的片选可以扩充选择16个外设,这时PCS输出=NPCS,说NPCS0~3接4-16译码器,这个译码器是需要外接4-16译码器,译码器的输入为NPCS0~3,输出用于16个外设的选择。


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