如何通过一个差分接口来延长SPI总线

SPI通信总线接口定义及数据传输流程SPI是一种高速的、全双工的、同步的通信总线，并且至多仅需使用4根线，节约了芯片的管脚，SPI通信协议主要应用于EEPROM、FLASH、ADC、DAC等芯片，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

SPI接口无线模块设备之间采用全双工模式通信，是一个主机和一个或者多个从机的主从模式。

主机负责初始化帧，这个数据传输帧可以用于读与写两种操作，片选线可以从多个从机选择一个来响应主机的请求。

SPI接口定义如下表：由上表也可以看出当SPI设备间数据传输通信时，数据线应该是MOSI连接MOSI，MISO连接MISO，SCLK与SCLK相连，而不是像串口那样TX、RX进行反接。

当只有单一SPI无线模块从机设备时，如果从机设备允许的话，可直接将CS/SS线固定在低电平。

然而类似于MAX1242这款需要CS/SS线的下降沿来触发的射频芯片，则必须将CC/SS线与主机相连。

如下图，为一主一从连接方式。

对于多个从机设备时，则每个从机都需要一根CS/SS线来于主机相连，从而达到主机能与任一从机通信的目的。

如下图，为一主多从的连接方式。

大多数从机设备都有着三态逻辑的特性，因此当设备未被选中时，它们的MISO 信号线会变成高阻抗状态（电气断开）。

没有三态输出的设备则需外接三态缓冲器才能与其他的从机设备共享SPI总线。

数据传输在SPI通信中，SPI主机设备以从机设备支持的频率通过SCLK线给到SPI从机设备，这点也意味着从机是无法主动向主机发送数据的，只能主机轮询向从机发或者从机设备主动通过一个IO口来告知主机数据到达。

在SPI每个时钟周期内，都会进行一次全双工数据的传输。

主机通过MOSI线上发送1bit时，从机也会在读取到之后通过MISO线发送1bit数据出去。

这说明，即使只进行单工通信，也会保持此通信顺序。

SPI传输通常涉及到两个给定了字长的移位寄存器。

例如在主机、从机中的8bit 的移位寄存器。

SPI总线的UART扩展方法SPI（串行外围接口）总线是一种同步串行通信接口，常用于微控制器与外部设备之间的数据传输。

然而，SPI总线本身并不支持UART（通用异步接收和发送器）协议，因为UART是一种异步通信协议，而SPI是一种同步通信协议。

为了实现SPI总线的UART扩展，可以采用以下方法：1.使用软件模拟UART：这种方法利用总线的时钟信号来模拟UART通信协议的数据传输。

在发送端，根据UART协议的要求，将数据位、起始位、停止位及校验位转换成相应的SPI信号序列，并使用SPI总线的时钟信号进行同步传输。

在接收端，根据SPI信号序列的变化，识别出UART数据帧中的各个位，并还原成原始的UART数据。

2.使用硬件转换芯片：可以使用专门的硬件转换芯片来实现SPI总线和UART协议的转换。

这些转换芯片内部集成了SPI和UART的硬件控制逻辑，可以实现SPI总线与UART协议之间的快速转换。

用户只需要将UART数据接口连接到转换芯片的UART输入端口，将SPI总线接口连接到转换芯片的SPI输入/输出端口，然后通过转换芯片内部的控制寄存器设置相应的参数即可。

3.使用单片机或FPGA实现：通过编程配置，可以利用现代的单片机或FPGA来实现SPI总线与UART协议的转换。

在单片机或FPGA的内部，可以编写相应的软件或硬件逻辑来实现SPI总线协议和UART协议之间的转换。

这种方法的优点是可以根据具体应用的需求定制化开发，灵活性高，但需要一定的编程和硬件设计能力。

4.使用外部通信模块：还可以使用专门的外部通信模块来实现SPI总线和UART协议的转换。

这些通信模块通常具有多种通信接口，包括SPI总线接口和UART接口，可以通过配置使其同时支持SPI总线和UART协议。

用户只需要将需要转换的SPI总线连接到通信模块的SPI接口，将需要转换的UART设备连接到通信模块的UART接口，然后通过模块内部的配置参数进行设置。

三、SPI是英文Serial Peripheral Interface的缩写，中文意思是串行外围设备接口，SPI是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。

SPI概述SPI：高速同步串行口。

3～4线接口，收发独立、可同步进行.SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。

是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。

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。

SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且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，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200.SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。

外围设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。

SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI 和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。

SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。

也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。

（1）SDO –主设备数据输出，从设备数据输入（2）SDI –主设备数据输入，从设备数据输出（3）SCLK –时钟信号，由主设备产生（4）CS –从设备使能信号，由主设备控制其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。

概述随着电子技术的发展，各类电子设备已不再满足于某一单一功能，而是朝着多功能集成的方向发展，随着功能的增加，一个系统就不仅仅需要一个主机，还需要与多个外设配合工作以实现附加功能，因此主机与外设就必然需要进行数据传输，而这种传输一般会采用串口的方式以节约IO资源和增加传输距离。

而普通单片机控制器只提供1个串口，远不能满足多外设通讯的需求，因此串口扩展成为系统常常需要解决的问题。

串口扩展的方案比较多，但开发工作量、硬件成本、可靠性、指标存在一定差异。

鉴于速度、通用性及成本的考虑，SPI总线的应用非常广泛，因此利用SPI接口进行串口扩展也不失为实现串口扩展的一个好方式。

成都国腾微电子有限公司的GM814X芯片正是针对SPI扩串口的需求而设计开发的串口扩展专用芯片，可以帮助系统设计工程师轻松通过MCU的SPI接口实现扩串口的功能。

扩串口方案SPI总线SPI总线是由摩托罗拉公司提出的一种同步串行外围设备接口总线，主要用于微控制器和外围设备之间的串行传输。

SPI也能在多主设备系统中进行处理器的通信。

外围设备可以是简单普通的TTL移位寄存器，也可以是复杂完整的从系统，如LCD显示驱动器、模数转换器系统等。

SPI总线包含四条线：串行时钟(SCK)，主输出从输入(MOSI)，主输入从输出(MISO)，从设备选择(SS)。

总线系统中所有的SCK、MOSI、MISO引脚要连在一起。

系统中只有一个SPI设备可作主设备，其他连在总线上的SPI设备就成了从设备。

主设备将它的SCK和MOSI、MISO分别连到从设备的SCK和MOSI、MISO端。

SPI串行接口主要用于短距离的主机与从机的数据传送，具有连接电路简单、使用方便等优点，可为实现主机和从机及从外围设备的通信提供了一种简单、易行的方案。

GM814XGM814X芯片可以将一个标准SPI接口扩展成2个(GM8141)或4个(GM8142)标准的UART，所有扩展串口能以各自独立设置的波特率，帧长和校验方式，同时和SPI接口进行数据收发。

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SPI怎么玩？搞懂时序，运用自如1、什么是SPI？SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写，是Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术，是一种高速、全双工、同步的通信总线。

2、SPI优点支持全双工通信通信简单数据传输速率块3、缺点没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，所以跟IIC总线协议比较在数据可靠性上有一定的缺陷。

4、特点(1)：高速、同步、全双工、非差分、总线式(2)：主从机通信模式5、SPI电路连接(1)：SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，有三线制和四线制之分。

信号线包括SDI(串行数据输入Serial Digital IN)、SDO(串行数据输出 Serial Digital OUT)、SCLK(时钟)、CS(片选)。

(2)：SDO/MOSI –主设备数据输出，从设备数据输入(3)：SDI/MISO –主设备数据输入，从设备数据输出(4)：SCLK –时钟信号，由主设备产生; (5)：CS/SS –从设备使能信号，由主设备控制。

当有多个从设备的时候，因为每个从设备上都有一个片选引脚接入到主设备机中，当主设备和某个从设备通信时将需要将从设备对应的片选引脚电平拉低(一般低有效)。

6、SPI通信模式分析SPI通信有4种不同的模式，不同的从设备在出厂时配置模式已经固定，这是不能改变的，但通信双方设备必须工作在同一模式下，所以可以对主设备的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制主设备的通信模式。

具体模式具体如下：：CPOL=0，CPHA=0Mode1：CPOL=0，CPHA=1Mode2：CPOL=1，CPHA=0Mode3：CPOL=1，CPHA=1模式CPOL CPHAMode0 0 0Mode1 0 1Mode2 1 0Mode3 1 1时钟极性CPOL是用来配置SCLK电平的有效态的;时钟相位CPHA是用来配置数据采样是发生在第几个边沿的。

CANI2SI2CSPI总线接口总结CAN（Controller Area Network）是一种面向实时通信的串行总线标准。

它最初是由Bosch公司开发，主要用于汽车电子系统中的控制和通信。

CAN总线采用差分信号传输，拥有较高的抗干扰能力和可靠性，可实现在复杂电气环境下的快速数据传输。

CAN总线可以支持多个设备的分布式通信，通过先进的协议机制实现高效的数据传输和数据帧的优先级设置。

CAN总线的通信速率通常为1 Mbps，可以满足实时性要求较高的应用场景，如汽车电子、工业控制和航空航天等。

I2S（Inter-IC Sound）是一种串行音频接口标准。

它由飞利浦（Philips）公司提出，用于在音频设备之间传输音频数据。

I2S接口采用三线制的同步通信方式，包括一个时钟线、一个数据线和一个帧同步线。

I2S接口支持双向通信，可以同时传输音频数据和控制信号。

I2S接口的主要特点是高保真音频传输和灵活的系统集成能力。

它广泛应用于消费电子产品，如音频解码器、音频处理器、音频放大器等。

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信总线标准。

它由Philips公司开发，用于连接集成电路之间的通信。

I2C总线采用双线制的同步通信方式，包括一个时钟线和一个数据线。

I2C总线可以支持多个设备的串行连接，每个设备都有一个唯一的地址，可以通过该地址进行单独访问。

I2C总线具有简单、低功耗和可靠的特点，适用于连接存储器、传感器、显示器和其他外设等。

它的通信速率通常在100 kbps到3.4 Mbps之间，适用于中等速度的数据传输。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行外设接口标准。

它最早由Motorola公司提出，用于连接微控制器和外设之间的通信。

SPI总线采用四线制的同步通信方式，包括一个时钟线、一个主从选择线、一个主机输出从机输入线和一个主机输入从机输出线。

2009年1月第1期电子测试EL ECTRON IC TESTJ an.2009No.1SPI 总线数据远距离传输实现梁德坚,刘玉琼(柳州运输职业技术学院　柳州　545007)摘　要:SPI 总线是一种应用广泛的短距离串行同步通信协议,针对SPI 总线数据不能进行远距离传输的问题,本文介绍了采用RS422/RS485通信协议,利用MAX3045和MAX3093芯片构成RS422/RS485收发电路,将SPI 总线数据由单端不平衡传输方式转换为双端平衡传输方式,利用5类双绞线作为传输介质,使得SPI 总线数据可靠传输距离延长至1200m ,扩展了SPI 总线的应用范围。

关键词:SPI 总线;远距离数据传输;RS422/RS485通信协议中图分类号:TN919.71 文献标识码:BR emote transmission of SPI bus dataLiang Dejian ,Liu Yuqiong(Liuzhou Transport Vocational Technical College ,Liuzhou 545007,China )Abstract :The SPI bus is a kind of communication p rotocols t hat serial synchronous were found wide use in short distance.It is countered t he question t hat t he SPI bus data can πt be remote(data )t ransmission.In t his text ,we introduce to use communication protocol of RS422/RS485.U se MAX3045&MAX3093chip s to constit ute RS422/RS485transceiver circuit.The t ransmis 2sion mode of t he SPI bus data is changed f rom imbalance t ransmission mode to be balance t rans 2mission mode.U se Cat.5twisted 2pair to be t ransmission medium ;to make t hat t he reliable dis 2tance of t he SPI bus data can be extend t hrough to 1200meter.To expanded t he applied range of t he SPI bus.K eyw ords :t he SPI bus ;remote data t ransmission ;p rotocol of RS422/RS480　引 言SPI 总线是Motorola 公司提出的一种同步串行外设接口协议,它可以使MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。

SPI总线协议及SPI时序图详解SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。

SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且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，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。

SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。

上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。

上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。

下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。

假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa (10101010)，从机的sbuff=0x55 (01010101)，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。

---------------------------------------------------脉冲主机sbuff 从机sbuff sdi sdo---------------------------------------------------0 00-0 10101010 01010101 0 0---------------------------------------------------1 0--1 0101010x 10101011 0 11 1--0 01010100 10101011 0 1---------------------------------------------------2 0--1 1010100x 01010110 1 02 1--0 10101001 01010110 1 0---------------------------------------------------3 0--1 0101001x 10101101 0 13 1--0 01010010 10101101 0 1---------------------------------------------------4 0--1 1010010x 01011010 1 04 1--0 10100101 01011010 1 0---------------------------------------------------5 0--1 0100101x 10110101 0 15 1--0 01001010 10110101 0 1---------------------------------------------------6 0--1 1001010x 01101010 1 06 1--0 10010101 01101010 1 0---------------------------------------------------7 0--1 0010101x 11010101 0 17 1--0 00101010 11010101 0 1---------------------------------------------------8 0--1 0101010x 10101010 1 08 1--0 01010101 10101010 1 0---------------------------------------------------这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿，sdi、 sdo相对于主机而言的。