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SPI总线简介.pdf

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上传者: hewenyan198993 2011-10-16 评分1 评论0 下载105 收藏0 阅读量577 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《SPI总线简介pdf》,可适用于电信技术领域,主题内容包含SPI总线简介同步外设接口(SPI)是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线该总线大量用在与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设符等。

SPI总线简介同步外设接口(SPI)是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线该总线大量用在与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。SPI(SerialPeripheralInteRFace)是一种串行同步通讯协议由一个主设备和一个或多个从设备组成主设备启动一个与从设备的同步通讯从而完成数据的交换。SPI接口由SDI(串行数据输入)SDO(串行数据输出)SCK(串行移位时钟)CS(从使能信号)四种信号构成CS决定了唯一的与主设备通信的从设备如没有CS信号则只能存在一个从设备主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时数据由SDO输出SDI输入数据在时钟的上升或下降沿由SDO输出在紧接着的下降或上升沿由SDI读入这样经过次时钟的改变完成位数据的传输。SPI通信该总线通信基于主从配置。它有以下个信号:MOSI:主出从入MISO:主入从出SCK:串行时钟SS:从属选择芯片上“从属选择”(slaveselect)的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。在SPI传输中数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲摩托罗拉没有定义任何通用SPI的时钟规范。然而最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数CPOL定义SPI串行时钟的活动状态而CPHA定义相对于SO数据位的时钟相位。CPOL和CPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。数据方向和通信速度SPI传输串行数据时首先传输最高位。波特率可以高达Mbps具体速度大小取决于SPI硬件。例如Xicor公司的SPI串行器件传输速度能达到MHz。SPI总线接口及时序SPI总线包括根串行同步时钟信号线以及根数据线。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=串行同步时钟的空闲状态为低电平如果CPOL=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=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=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接口时序如图、图所示。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。假设下面的位寄存器装的是待发送的数据上升沿发送、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=寄存器=x。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=sdi这样在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=xaa从机的sbuff=x下面将分步对spi的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sbuffsdisdo上xx下上xx下上xx下上xx下上xx下上xx下上xx下上xx下这样就完成了两个寄存器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。图示出SPI总线工作的四种方式其中使用的最为广泛的是SPI和SPI方式(实线表示):图SPI总线四种工作方式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=串行同步时钟的空闲状态为低电平如果CPOL=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=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=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接口时序如图、图所示。二SPI功能模块的设计根据功能定义及SPI的工作原理将整个IPCore分为个子模块: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SPI是英语SerialPeripheralInterface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通信协议。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=xaa()从机的sbuff=x()下面将分步对spi的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sbuffsdisdoxxxxxxxx这样就完成了两个寄存器位的交换上面的表示上升沿、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(SP,SP,SP,SP)其中使用的最为广泛的是SPI和SPI方式。SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口同步串行线方式进行通信: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。下图示出SPI总线工作的四种方式其中使用的最为广泛的是SPI和SPI方式(实线表示):SPI总线四种工作方式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=串行同步时钟的空闲状态为低电平如果CPOL=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=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=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备时钟相位和极性应该一致。SPI总线包括根串行同步时钟信号线以及根数据线。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=串行同步时钟的空闲状态为低电平如果CPOL=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=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=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接口时序如图、图所示。补充:上文中最后一句话:SPI主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。个人理解这句话有层意思:其一主设备SPI时钟和极性的配置应该由外设来决定其二二者的配置应该保持一致即主设备的SDO同从设备的SDO配置一致主设备的SDI同从设备的SDI配置一致。因为主从设备是在SCLK的控制下同时发送和接收数据并通过个双向移位寄存器来交换数据。工作原理演示如下图:上升沿主机SDO发送数据同时从设备SDO发送数据紧接着在SCLK的下降沿的时候从设备的SDI接收到了主机发送过来的数据同时主机也接收到了从设备发送过来的数据编辑本段SPI协议心得SPI接口时钟配置心得:在主设备这边配置SPI接口时钟的时候一定要弄清楚从设备的时钟要求因为主设备这边的时钟极性和相位都是以从设备为基准的。因此在时钟极性的配置上一定要搞清楚从设备是在时钟的上升沿还是下降沿接收数据是在时钟的下降沿还是上升沿输出数据。但要注意的是由于主设备的SDO连接从设备的SDI从设备的SDO连接主设备的SDI从设备SDI接收的数据是主设备的SDO发送过来的主设备SDI接收的数据是从设备SDO发送过来的所以主设备这边SPI时钟极性的配置(即SDO的配置)跟从设备的SDI接收数据的极性是相反的跟从设备SDO发送数据的极性是相同的。下面这段话是SychipWlanModuleSpec上说的充分说明了时钟极性是如何配置的:Thexxmodulewillalwaysinputdatabitsattherisingedgeoftheclock,andthehostwillalwaysoutputdatabitsonthefallingedgeoftheclock意思是:主设备在时钟的下降沿发送数据从设备在时钟的上升沿接收数据。因此主设备这边SPI时钟极性应该配置为下降沿有效。又如下面这段话是摘自LCDDriverICSSD:SDIisshiftedintobitshiftregisteroneveryrisingedgeofSCKintheorderofdatabit,databitdatabit意思是:从设备SSD在时钟的上升沿接收数据而且是按照从高位到地位的顺序接收数据的。因此主设备的SPI时钟极性同样应该配置为下降沿有效。时钟极性和相位配置正确后数据才能够被准确的发送和接收。因此应该对照从设备的SPI接口时序或者Spec文档说明来正确配置主设备的时钟。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=串行同步时钟的空闲状态为低电平如果CPOL=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=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=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IPCore分为个子模块: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。编辑本段SPI协议心得

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