SPI通訊協(xié)議介紹

第第頁SPI通訊協(xié)議介紹SPIinterfacespi接口介紹SPI是由美國摩托羅拉公司推出的一種同步串行傳輸規(guī)范，常作為單片機外設芯片串行擴展接口。SPI有4個引腳：SS(從器件選擇線)、SDO(串行數(shù)據(jù)輸出線)、SDI(串行數(shù)據(jù)輸入線)和SCK(同步串行時鐘線)。SPI可以用全雙工通信方式同時發(fā)送和接收8(16)位數(shù)據(jù)，過程如下：主機啟動發(fā)送過程，送出時鐘脈沖信號，主移位寄存器的數(shù)據(jù)通過$口。移入到從移位寄存器，同時從移位寄存器中的數(shù)據(jù)通過SDI移人到主移位寄存器中。8(16)個時鐘脈沖過后，時鐘停頓，主移位寄存器中的8(16)位數(shù)據(jù)全部移人到從移位寄存器中，隨即又被自動裝入從接收緩沖器中，從機接收緩沖器滿標志位(BF)和中斷標志位(SSPIF)置“1”。同理，從移位寄存器中的8位數(shù)據(jù)全部移入到主寄存器中，隨即又被自動裝入到主接收緩沖器中.主接收緩沖器滿標志位(BF)和中斷標志位(SSPIF)置“1"。主CPU檢測到主接收緩沖器的滿標志位或者中斷標志位置1后，就可以讀取接收緩沖器中的數(shù)據(jù)。同樣，從CPU檢測到從接收緩沖器滿標志位或中斷標志位置1后，就可以讀取接收緩沖器中的數(shù)據(jù)，這樣就完成了一次相互通信過程。這里設置dsPIC30F6014為主控制器，ISD4002為從器件，通過SPI口完成通信控制的過程。spi總線協(xié)議《SPI是一個環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，由ss(CS)、sck、sdi、sdo構(gòu)成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數(shù)據(jù)交換。假設下面的8位寄存器裝的是待發(fā)送的數(shù)據(jù)10101010,上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。那么第一個上升沿來的時候數(shù)據(jù)將會是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到來的時候，sdi上的電平將所存到寄存器中去，那么這時寄存器=0101010sdi,這樣在8個時鐘脈沖以后，兩個寄存器的內(nèi)容互相交換一次。這樣就完成里一個spi時序。例子：假設主機和從機初始化就緒：并且主機的sbuff=0xaa,從機的sbuff=0x55,下面將分步對spi的8個時鐘周期的數(shù)據(jù)情況演示一遍:假設上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)

脈沖主機sbuff從機sbuffsdisdo01010101001010101001上0101010X1010101X011下0101010010101011012上1010100X0101011X102下1010100101010110103上0101001X1010110X013下0101001010101101014上1010010X0101101X104下1010010101011010105上0100101X1011010X015下0100101010110101016上1001010X0110101X106下1001010101101010107上0010101X1101010X017下0010101011010101018上0101010X1010101X108下010101011010101010這樣就完成了兩個寄存器8位的交換，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相對于主機而言的。其中ss引腳作為主機的時候，從機可以把它拉底被動選為從機，作為從機的是時候，可以作為片選腳用。根據(jù)以上分析，一個完整的傳送周期是16位，即兩個字節(jié)，因為，首先主機要發(fā)送命令過去，然后從機根據(jù)主機的名準備數(shù)據(jù)，主機在下一個8位時鐘周期才把數(shù)據(jù)讀回來SPI總線是Motorola公司推出的三線同步接口，同步串行3線方式進行通信：一條時鐘線SCK，一條數(shù)據(jù)輸入線MOSI,一條數(shù)據(jù)輸出線MISO;用于CPU與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊。SPI主要特點有:可以同時發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù);可以當作主機或從機工作;提供頻率可編程時鐘;發(fā)送結(jié)束中斷標志；寫沖突保護;總線競爭保護等。圖3示出SPI總線工作的四種方式，其中使用的最為廣泛的是SPI0和SPI3方式（實線表示）：輸入1制I圖2SPI總線四種工作方式SPI總線接口及時序spi模塊為了和外設進行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，時鐘極性(CPOL)對傳輸協(xié)議沒有重大的影響。如果CPOL=O,串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1,串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時鐘相位(CPHA)能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=O,在串行同步時鐘的第一個跳變沿(上升或下降)數(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1,在串行同步時鐘的第二個跳變沿(上升或下降)數(shù)據(jù)被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設音時鐘相位和極性應該一致。SPI總線接口時序如圖所示。SPI功能模塊的設計根據(jù)功能定義及SPI的工作原理，將整個IPCore分為8個子模塊：UC接口模塊、時鐘分頻模塊、發(fā)送數(shù)據(jù)FIFO模塊、接收數(shù)據(jù)FIFO模塊、狀態(tài)機模塊、發(fā)送數(shù)據(jù)邏輯模塊、接收數(shù)據(jù)邏輯模塊以及中斷形式模塊。深入分析SPI的四種傳輸協(xié)議可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)一種協(xié)議，只要對串行同步時鐘進行轉(zhuǎn)換，就能得到其余的三種協(xié)議。為了簡化設計規(guī)定，如果要連續(xù)傳輸多個數(shù)據(jù)，在兩個數(shù)據(jù)傳輸之間插入一個串行時鐘的空閑等待，這樣狀態(tài)機只需兩種狀態(tài)（空閑和工作）就能正確工作。SPI協(xié)議簡介二SPI，是英語SerialPeripheralinterface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，現(xiàn)在越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議，比如P89LPC900.2SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，其工作模式有兩種：主模式和從模式，無論那種模式，都支持3Mbit/s的速率，并且還具有傳輸完成標志和寫沖突保護標志。到目前為止，我使用過的具有SPI總線的器件，就是存儲芯片Eprom：at25128,在使用過程中，發(fā)現(xiàn)的確是有這種總線的優(yōu)點。下面以P89LPC900單片機的SPI總線來解釋SPI總線的通用使用規(guī)則。LPC900單片機的SPI接口主要由4個引腳構(gòu)成：SPICLK、MOSI、MISO及/SS，其中SPICLK是整個SPI總線的公用時鐘，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SPI總線的器件，/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SPI通信系統(tǒng)中，必須有主機。SPI總線可以配置成單主單從，單主多從，互為主從。今以互為主從模式作為講解：要進行SPI互為主從操作，必須遵照以下步驟：1對A、B進行初始化，均設為主機（需要進行以下操作）。SPI端口初始化為準雙向。SPCTL配置為0x50，SSIG=0，SPEN=1，MSTR=1。c）清除SPSTAT中的SPIF及WCOL標志位為0。d）如果需要使用SPI中斷，可使能相應中斷位。A上一個引腳連接到B的/SS引腳上，然后拉低/SS，可將B強行置為從機模式，同時B機會發(fā)生以下變化：B機的MSTR位自動清0。B機的MOSI及SPICLK強行變?yōu)檩斎肽Ｊ?，MISO則變?yōu)檩敵瞿Ｊ?。B機SPIF位置位。d）如果SPI中斷使能，B機將執(zhí)行SPI中斷服務程序。B機可設置為查詢接收或中斷接收方式，以時刻準備接收由A機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，要使B機恢復為主機，必須完整執(zhí)行步驟1。本示例中，通過兩塊DP932實驗板構(gòu)成了SPI互為主從測試系統(tǒng)。程序中應注意的問題：1程序中應注意對首次拉低SS引腳進行處理：當A機首次通過B_SS將B機設置為從機后，從機的SBIF位會置位（會被認為完成一次傳輸），如果這之前，使能了SPI中斷，則從機則會執(zhí)行相應的中斷服務程序（本示例程序中，當B機的SS引腳被拉為低電平，B機的SBIF首次置位進行處理）。2關(guān)于從機恢復為主機的問題：互為主從模式中，當B機被A機設置為從機后，CPCTL寄存器中MSTR位被清除為0，且SPIF被置1,MOSI和SPICLK強制變?yōu)檩斎肽Ｊ?，MISO強制變?yōu)檩敵瞿Ｊ?。要想恢復為主機，必須執(zhí)行以下操作：a）將MSTR位置1，SPIF位清0。b）將MOSI,SPICLK,MISO及SS重新恢復為準雙向口。c）在a）、b）之前，需要注意將B_SS拉高，如果其一直為低電平，即使完成a）、b）操作，也會將B機重新設置為從機。3在SPI總線的使用過程中，可以通過DORD（SPI數(shù)據(jù)順序選擇位），CPOL（SPI時鐘極性選擇位），CPHA（SPI時鐘相位選擇位）控制主