SPI总线介绍 PPT

SPI总线
综述：SPI(Serial Peripheral interface)：高速同步串行口。

是一种标准的四线同步
双向串行总线。

Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的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。

SPI 接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

速率：目前应用中的数据速率可达几Mbps。

通信原理：SPI接口共有4根线：设备选择线SS、时钟线SCLK、串行输出
数据线MISO、传行输入数据线MOSI。

SPI由主机的片选信号SS以低电平选中从机，通过主机控制时钟SCLK同步传输数据。

扩展时只要增加主机的片选信号线如图2所示。

图2
下图为SPI结构图，通过移位寄存器左移输出数据，右移输入数据。

SPI的时序模式：由时钟极性选择位CPOL和时钟相位选择位控制CPHA。

CPOL用于选择空闲状态电平，CPHA选择数据接收端的采样时刻。

具体时序如图3。

图3
SPI接口必须根据具体情况设置匹配的传续时序模式，时序只有匹配，数据传输才能正常进行，如果设置的不匹配，可能导致数据接收方和发送方在同一时钟沿作用，导致数据传输失败。

I2CVSSPI。

SPI - Serial Peripheral Interface同步串行外设接口(S PI)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（Serial Peripheral Interface）是一种串行串行同步通讯协议，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8/16 次时钟的改变，完成8/16 位数据的传输。

总线协议该总线通信基于主-从(所有的串行的总线均是这样，USB，IIC，SPI等)配置，而且下面提到的方向性的操作合指代全部从主设备的角度说得。

它有以下4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”(slave-select)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(好像也可以是IO上的电平的模拟时钟)，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5Mbps，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5MHz。

SPI总线详细解析关键字：SPI串行通讯主从时钟一.SPI总线简介串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。

SPI用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。

它只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯，这四条线是：串行时钟线（CSK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）、低电平有效从机选择线CS。

当SPI工作时，在移位寄存器中的数据逐位从输出引脚（MOSI）输出（高位在前），同时从输入引脚（MISO）接收的数据逐位移到移位寄存器（高位在前）。

发送一个字节后，从另一个外围器件接收的字节数据进入移位寄存器中。

即完成一个字节数据传输的实质是两个器件寄存器内容的交换。

主SPI的时钟信号（SCK）使传输同步。

其典型系统框图如下图所示。

二.SPI总线主要特点·全双工;·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。

三.SPI总线工作方式SPI总线有四种工作方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式(实线表示):四种工作方式时序分别为：时序详解：CPOL：时钟极性选择，为0时SPI总线空闲为低电平，为1时SPI总线空闲为高电平CPHA：时钟相位选择，为0时在SCK第一个跳变沿采样，为1时在SCK第二个跳变沿采样工作方式1：当CPHA=0、CPOL=0时SPI总线工作在方式1。

MISO引脚上的数据在第一个SPSCK沿跳变之前已经上线了，而为了保证正确传输，MOSI引脚的MSB位必须与SPSCK的第一个边沿同步，在SPI传输过程中，首先将数据上线，然后在同步时钟信号的上升沿时，SPI的接收方捕捉位信号，在时钟信号的一个周期结束时(下降沿)，下一位数据信号上线，再重复上述过程，直到一个字节的8位信号传输结束。

SPI总线通俗易懂讲解SPI总线MOTOROLA公司的SPI总线的基本信号线为3根传输线，即SI、SO、SCK。

传输的速率由时钟信号SCK决定，SI为数据输入、SO为数据输出。

采用SPI总线的系统如图8-27所示，它包含了一个主片和多个从片，主片通过发出片选信号-CS来控制对哪个从片进行通信，当某个从片的-CS信号有效时，能通过SI接收指令、数据，并通过SO发回数据。

而未被选中的从片的SO端处于高阻状态。

图8-27 SPI总线的系统主片在访问某一从片时，必须使该从片的片选信号有效；主片在SCK信号的同步下，通过SI线发出指令、地址信息；如需将数据输出，则接着写指令，由SCK同步在SI线上发出数据；如需读回数据，则接着读指令，由主片发出SCK，从片根据SCK的节拍通过SO发回数据。

因而对具有SPI接口的从片器件来讲，SCK、SI是输入信号，SO是输出信号。

SCK 用于主片和从片通信的同步。

SI用于将信息传输到器件，输入的信息包括指令、地址和数据，指令、地址和数据的变化在SCK的低电平期间进行，并由SCK信号的上升沿锁存。

SO用于将信息从器件传出，传出的信息包括状态和数据，信息在SCK信号的下降沿移出。

Microchip公司的25XX系列的串行E2PROM采用了SPI总线，该系列器件的性能如表8-2所示。

表8-2 Microchip公司的25XX系列的串行E2PROM型号25XX04025XX08025XX16025XX320容量4K（512 X 8bit）8K(1024 X 8bit)16K(4096 X 8bit)32K(4096 X 8bit)地址信号A0~A8A0~A9A0~A10A0~A11以25XX320为例，该器件是4K字节的E2PROM，结构如图8-28所示，接口信号为SCK、SI和SO，此外还具有-CS、-WP、-HOLD信号线。

其中-CS为器件选中信号，当此信号为低电平时器件被选中，高电平时器件处于等待状态。