SPI接口硬件設(shè)計(jì)介紹

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SPI（SerialPeripheralinterface）串行外圍設(shè)備（接口）。是微（控制器）和外圍（IC）（如（傳感器）、（ADC）、（DAC）、移位（寄存器）、S（RAM）等）之間使用最廣泛的接口之一。SPI是一種同步、全雙工、串行接口。來自主機(jī)或從機(jī)的數(shù)據(jù)在（時(shí)鐘）上升沿或下降沿同步。常見的4線接口如如所示：

SCK:時(shí)鐘

MOSI:主機(jī)輸出、從機(jī)輸入。MOSI將數(shù)據(jù)從主機(jī)發(fā)送到從機(jī)，MISO將數(shù)據(jù)從從機(jī)發(fā)送到主機(jī)。

MISO:主機(jī)輸入、從機(jī)輸出。MOSI將數(shù)據(jù)從主機(jī)發(fā)送到從機(jī)，MISO將數(shù)據(jù)從從機(jī)發(fā)送到主機(jī)。

SS:片選。來自主機(jī)的片選（信號(hào)）用于選擇從機(jī)。這通常是一個(gè)低電平有效信號(hào)，拉高時(shí)從機(jī)與SPI總線斷開連接。當(dāng)使用多個(gè)從機(jī)時(shí)，主機(jī)需要為每個(gè)從機(jī)提供單獨(dú)的片選信號(hào)。

產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的器件稱為主機(jī)。主機(jī)和從機(jī)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與主機(jī)產(chǎn)生的時(shí)鐘同步。同昨文章介紹的IIC接口相比，SPI器件支持更高的時(shí)鐘頻率（一般常見的達(dá)到了Mbps,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于IIC）。

SPI拓?fù)鋱D：

圖a是常見的一個(gè)從機(jī)的（硬件）拓?fù)鋱D，圖b是當(dāng)有多個(gè)從機(jī)時(shí)使用的菊花鏈拓?fù)鋱D。由圖可以看出CLK,MOSI,MISO都可以公用,CS信號(hào)需要接到不同的從機(jī)來區(qū)分不同的（元器件）。（這和IIC通過地址來區(qū)分不同）。

SPI數(shù)據(jù)傳輸：

SPI（通信）主機(jī)必須發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)，并通過使能CS信號(hào)選擇從機(jī)。片選通常是低電平有效信號(hào)。因此，主機(jī)必須在該信號(hào)上發(fā)送邏輯0以選擇從機(jī)。SPI是全雙工接口，主機(jī)和從機(jī)可以分別通過MOSI和MISO線路同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。在SPI通信期間，數(shù)據(jù)的發(fā)送（串行移出到MOSI/（SD）O總線上）和接收（采樣或讀入總線(MISO/（SDI）)上的數(shù)據(jù)）同時(shí)進(jìn)行。串行時(shí)鐘沿同步數(shù)據(jù)的移位和采樣。SPI接口允許用戶靈活選擇時(shí)鐘的上升沿或下降沿來采樣和/或移位數(shù)據(jù)。下圖是SPI數(shù)據(jù)的交換：

SPI的時(shí)鐘極性和相位：

在SPI中，主機(jī)可以選擇時(shí)鐘極性和時(shí)鐘相位。在空閑狀態(tài)期間，CPOL位設(shè)置時(shí)鐘信號(hào)的極性。空閑狀態(tài)是指傳輸開始時(shí)CS為高電平且在向低電平轉(zhuǎn)變的期間，以及傳輸結(jié)束時(shí)CS為低電平且在向高電平轉(zhuǎn)變的期間。CPHA位選擇時(shí)鐘相位：。根據(jù)CPHA位的狀態(tài)，使用時(shí)鐘上升沿或下降沿來采樣和/或移位數(shù)據(jù)。主機(jī)必須根據(jù)從機(jī)的要求選擇時(shí)鐘極性和時(shí)鐘相位。根據(jù)CPOL和CPHA位的選擇，有四種SPI模式可用。