SPI是串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface)的縮寫,它是一種同步串行通信接口,用于微控制器和外圍設(shè)備(如傳感器、SD卡、其他微控制器等)之間的通信。SPI接口通常用于短距離通信,因?yàn)樗恢С珠L距離傳輸。SPI接口的特點(diǎn)包括:
- 全雙工通信:SPI允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸,即主機(jī)可以發(fā)送數(shù)據(jù)到從機(jī),同時從機(jī)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)。
- 高速數(shù)據(jù)傳輸:SPI接口可以支持很高的數(shù)據(jù)傳輸速率,這使得它適合于需要快速數(shù)據(jù)交換的應(yīng)用。
- 簡單的硬件連接:SPI接口通常只需要四根線:時鐘線(SCK或CLK)、主出從入線(MOSI)、主入從出線(MISO)和從機(jī)選擇線(SS或CS)。
- 可擴(kuò)展性:一個SPI主機(jī)可以連接多個從機(jī),通過從機(jī)選擇線來選擇與哪個從機(jī)通信。
- 同步通信:SPI使用時鐘信號來同步數(shù)據(jù)傳輸,這意味著數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都是按照時鐘信號的節(jié)拍進(jìn)行的。
SPI接口在嵌入式系統(tǒng)中非常常見,尤其是在需要與各種外設(shè)進(jìn)行通信的場合。由于其簡單性和高效性,SPI被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。
一、SPI通信的基本參數(shù)
時鐘極性(CPOL):定義時鐘空閑狀態(tài)的電平。CPOL=0表示時鐘在空閑時為低電平;CPOL=1表示時鐘在空閑時為高電平。
時鐘相位(CPHA):定義數(shù)據(jù)采樣和數(shù)據(jù)變化的時刻。CPHA=0表示在時鐘的第一個跳變沿(上升沿或下降沿,取決于CPOL)采樣數(shù)據(jù),CPHA=1表示在時鐘的第二個跳變沿采樣數(shù)據(jù)。
二、SPI通訊時序的四種模式
模式0(CPOL=0, CPHA=0)
時鐘空閑時為低電平。
數(shù)據(jù)在時鐘的第一個跳變沿(上升沿)時被采樣。
數(shù)據(jù)在時鐘的第二個跳變沿(下降沿)時準(zhǔn)備好,以便在下一個上升沿采樣。
模式1(CPOL=0, CPHA=1)
時鐘空閑時為低電平。
數(shù)據(jù)在時鐘的第二個跳變沿(下降沿)時被采樣。
數(shù)據(jù)在時鐘的第一個跳變沿(上升沿)時準(zhǔn)備好,以便在下一個下降沿采樣。
模式2(CPOL=1, CPHA=0)
時鐘空閑時為高電平。
數(shù)據(jù)在時鐘的第一個跳變沿(下降沿)時被采樣。
數(shù)據(jù)在時鐘的第二個跳變沿(上升沿)時準(zhǔn)備好,以便在下一個下降沿采樣。
模式3(CPOL=1, CPHA=1)
時鐘空閑時為高電平。
數(shù)據(jù)在時鐘的第二個跳變沿(上升沿)時被采樣。
數(shù)據(jù)在時鐘的第一個跳變沿(下降沿)時準(zhǔn)備好,以便在下一個上升沿采樣。
三、SPI通信過程
從機(jī)選擇:通過拉低特定的從機(jī)的SS線來激活這個從機(jī)。
數(shù)據(jù)傳輸:主設(shè)備通過MOSI線發(fā)送數(shù)據(jù)到從設(shè)備,同時從設(shè)備可以通過MISO線發(fā)送數(shù)據(jù)回主設(shè)備。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是同步進(jìn)行的。
時鐘信號:由主設(shè)備生成,決定數(shù)據(jù)的采樣和傳輸時機(jī)。
在設(shè)計和調(diào)試SPI通信系統(tǒng)時,選擇正確的時鐘極性和相位模式對于確??煽康臄?shù)據(jù)交換至關(guān)重要。通常,設(shè)備的數(shù)據(jù)手冊會指定使用哪種SPI模式。
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