SPI總線(xiàn)協(xié)議的通信原理及應用舉例
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SPI的通信原理很簡(jiǎn)單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設備和一個(gè)或多個(gè)從設備，需要至少4根線(xiàn)，事實(shí)上3根也可以（單向傳輸時(shí)）。也是所有基于SPI的設備共有的，它們是SDI（數據輸入），SDO（數據輸出），SCK（時(shí)鐘），CS（片選）。
?。?）SDO – 主設備數據輸出，從設備數據輸入
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/154052.htm?。?）SDI – 主設備數據輸入，從設備數據輸出
?。?）SCLK – 時(shí)鐘信號，由主設備產(chǎn)生
?。?）CS – 從設備使能信號，由主設備控制
其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說(shuō)只有片選信號為預先規定的使能信號時(shí)（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線(xiàn)上連接多個(gè)SPI設備成為可能。
接下來(lái)就負責通訊的3根線(xiàn)了。通訊是通過(guò)數據交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說(shuō)數據是一位一位的傳輸的。這就是SCK時(shí)鐘線(xiàn)存 在的原因，由SCK提供時(shí)鐘脈沖，SDI，SDO則基于此脈沖完成數據傳輸。數據輸出通過(guò) SDO線(xiàn)，數據在時(shí)鐘上升沿或下降沿時(shí)改變，在緊接著(zhù)的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數據傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時(shí)鐘信號的改變 （上沿和下沿為一次），就可以完成8位數據的傳輸。
要注意的是，SCK信號線(xiàn)只由主設備控制，從設備不能控制信號線(xiàn)。同樣，在一個(gè)基于SPI的設備中，至少有一個(gè)主控設備。這樣傳輸的特點(diǎn)：這樣的傳輸 方式有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，與普通的串行通訊不同，普通的串行通訊一次連續傳送至少8位數據，而SPI允許數據一位一位的傳送，甚至允許暫停，因為SCK時(shí)鐘線(xiàn)由主 控設備控制，當沒(méi)有時(shí)鐘跳變時(shí)，從設備不采集或傳送數據。也就是說(shuō)，主設備通過(guò)對SCK時(shí)鐘線(xiàn)的控制可以完成對通訊的控制。SPI還是一個(gè)數據交換協(xié)議： 因為SPI的數據輸入和輸出線(xiàn)獨立，所以允許同時(shí)完成數據的輸入和輸出。不同的SPI設備的實(shí)現方式不盡相同，主要是數據改變和采集的時(shí)間不同，在時(shí)鐘信 號上沿或下沿采集有不同定義，具體請參考相關(guān)器件的文檔。
在點(diǎn)對點(diǎn)的通信中，SPI接口不需要進(jìn)行尋址操作，且為全雙工通信，顯得簡(jiǎn)單高效。在多個(gè)從設備的系統中，每個(gè)從設備需要獨立的使能信號，硬件上比I2C系統要稍微復雜一些。
最后，SPI接口的一個(gè)缺點(diǎn)：沒(méi)有指定的流控制，沒(méi)有應答機制確認是否接收到數據。
AT91RM9200的SPI接口主要由4個(gè)引腳構成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整個(gè)SPI總線(xiàn)的公用時(shí)鐘，MOSI、MISO作為主機，從機的輸入輸出的標志，MOSI是主機的輸出，從機的輸入，MISO 是主機的輸入，從機的輸出。/SS是從機的標志管腳，在互相通信的兩個(gè)SPI總線(xiàn)的器件，/SS管腳的電平低的是從機，相反/SS管腳的電平高的是主機。 在一個(gè)SPI通信系統中，必須有主機。SPI總線(xiàn)可以配置成單主單從，單主多從，互為主從。
SPI的片選可以擴充選擇16個(gè)外設，這時(shí)PCS輸出=NPCS，說(shuō)NPCS0~3接4-16譯碼器，這個(gè)譯碼器是需要外接4-16譯碼器，譯碼器的輸入為NPCS0~3，輸出用于16個(gè)外設的選擇。
SPI是一個(gè)環(huán)形總線(xiàn)結構，由ss（cs）、sck、sdi、sdo構成，其時(shí)序其實(shí)很簡(jiǎn)單，主要是在sck的控制下，兩個(gè)雙向移位寄存器進(jìn)行數據交換。
假設下面的8位寄存器裝的是待發(fā)送的數據10101010，上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。
那么第一個(gè)上升沿來(lái)的時(shí)候 數據將會(huì )是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到來(lái)的時(shí)候，sdi上的電平將所存到寄存器中去，那么這時(shí)寄存器=0101010sdi，這樣在 8個(gè)時(shí)鐘脈沖以后，兩個(gè)寄存器的內容互相交換一次。這樣就完成里一個(gè)spi時(shí)序。
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