spi 及其接口设计.doc

《spi 及其接口设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、SPI接口的设计第二章介绍了模数转换器的可编程控制架构，其中可编程控制功能的实现需要分成两部分：一部分为SPI接口电路，以及其根据内部寄存器存储的数据产生的控制信号；另一部分是具体的电路受控模块。本章将介绍接口与数字逻辑电路的设计，包括应用于本模数转换器的SPI接口与数字逻辑电路的设计、综合以及仿真验证。3.1数据通信接口3.1.1串行通信基本的通信方式有两种：并行通信和串行通信。并行通信是指数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输。串行通信指要传送的数据或信息按一定的格式编码，然后在单根线上，

2、按位的先后顺序进行传送。接收数据时，每次从单根线上按位接收信息，再把它们拼成一个字符，送给CPU（CentralProcessingUnit）做进一步的处理。收发双方必须保持字符同步，以使接收方能从接收的数据比特流中正确区分出与发送方相同的一个一个字符。串行通信只需要一条传输信道，易于实现，是目前主要采用的一种通信方式，它具有通信线少以及传送距离远等优点。串行通信时，按数据的传送的方向可以分为单工、半双工和全双工等三种方式。（1）单工（Simplex）：数据线仅能向一个方向传输数据，两个设备进行通信时

3、，一边只能发送数据，另一边只能接收数据。（2）半双工（HalfDuplex）：数据可在两个设备间向任一个方向传输，但因为只有一根传输线，故同一时间内只能向一个方向传输数据，不能同时收发。（3）全双工（FullDuplex）：对数据的两个传输方向采用不同的通路，可以同时发送和接收数据，串行通信有两种基本工作方式：异步方式和同步方式。采用异步方式（Asynchronous）时，数据发送的格式如图3-1所示。不发送数据时，数据信号线呈现高电平，处于空闲状态。当有数据要发送时，数据信号线变成低电平，并持续一位

4、的时间，用于表示字符的开始，称为起始位。起始位之后，在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据，最低有效位最先出现。采用不同的编码方案，待发送的每个字符的位数就不同。当字符用ASCII码表示时，数据位占7位（）。在数据位的后面有一个奇偶校验位，其后有停止位，用于指示字符的结束。停止位可以是一位也可以是一位半或两位。可见，用异步方式发送一个7位的ASCII码字符时，实际需发送10位、10.5位或11位信息。如果用10位来发送的话，就意味着发送过程中将会浪费30%的传输时间。为了提高串行数据传输的速率，可以

5、采用同步传送方式。图3-1异步串行数据发送格式同步方式（Synchronous）中串行同步字符的格式如图3-2所示。没有数据发送时，传输线处于空闲状态。为了表示数据传输的开始，发送方先发送一个或两个特殊字符，称该字符为同步字符。当发送方和接收方达到同步后，就可以连续地发送数据，不需要起始位和停止位了，可以显著的提高数据的传输速率。采用同步方式传送的发送过程中，收发双方须由同一个时钟来协调，用来确定串行传输每一位的位置。在接收数据时，接收方可利用同步字符将内部时钟与发送方保持同步，然后将同步字符后面的数

6、据逐位移入，并转换成并行格式，直至收到结束符为止。图3-2同步串行数据发送格式3.1.2SPI接口简介SPI(SerialPeripheralInterface)是由Motorola公司提出的一种工业标准，后来交给Opencores组织进行维护。SPI模块是在MCU与MCU之间，或MCU与外围设备之间实现近距离、全双工、同步串行传送的接口。与其它串行接口相比，具有电路结构简单、速度快、通信可靠等优点。通过SPI接口，MCU可以很方便的与外围芯片直接相连，用以传送控制/状态信息和输入/输出数据。一个典型

7、的SPI模块的核心部件是一个8位的移位寄存器和一个8位的数据寄存器SPIDR。通过SPI进行数据传送的设备有主SPI和从SPI之分，即SPI传送在一个主SPI和一个从SPI之间进行。图3-3给出了两个SPI模块相互连接、进行SPI传送的示意图，图左边是一个主SPI，图右边为一个从SPI。图3-3典型SPI模块典型的SPI接口有四个引脚：MISO（主入从出）、MOSI（主出从入）、SCLK（串行时钟）和SS（从选择）。具体功能如表3-1。表3-1典型SPI接口引脚引脚名描述MISO(masterinsl

8、aveout)主机输入/从机输出线，串行数据传输MOSI(masteroutslavein)主机输出/从机输入线，串行数据传输SCLK(serialclock)串行时钟线。由SPI主模块产生，在主从交换数据时使用，确保数据交换的同步性。SS(slaveselect)从机选择线。由主机发送至从机，当输入时表示该从机被选中，与主机进行通信，否则未选中，从机不与主机进行通信。传送时双方的MISO（主入从出）、MOSI（主出从入）、SCLK（串行时钟）同名引脚相