SPI工作原理

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1、SPI·　　由于SPI(setialperipheralinterface)总线占用的接口线少，通信效率高，并且支持大部分处理器芯片，因而是一种理想的选择。SPI是利用4根信号线进行通信的串行接口协议，包括主／从两种模式。4个接口信号为：串行数据输入(MISO，主设备输入、从设备输出)、串行数据输出(MOSI，主设备输出、从设备输入)、移位时钟(SCK)、低电平有效的从设备使能信号(cs)。SPI最大的特点是由主设备时钟信号的出现与否来确定主／从设备间的通信。一旦检测到主设备的时钟信号，数据开始传输。

2、·目录·SPI工作方式简介·SPI的数据传输·SPI用户逻辑·SPI基本原理与结构SPI工作方式简介·　　SPI是由美国摩托罗拉公司最先推出的一种同步串行传输规范，也是一种单片机外设芯片串行扩展接口。　　SPI模式可以允许同时同步发送和接收8位数据，并支持4种工作方式：　　1.串行数据输出，对应RC5／SDO引脚；　　2.串行数据输入，对应RC4／SDI／SDA引脚；　　3.串行时钟，对应RC3／SCK／SCL引脚；　　4.从动方式选择，对应RA5／SS／AN4引脚。　　SPI模式下与之相关的寄存器有

3、10个，其中4个是与I2C模式共用的。　　图1所示是由一个主机对接一个从机进行全双工通信的系统构成的方式。在该系统中，由于主机和从机的角色是固定不变的，并且只有一个从机，因此，可以将主机的丽端接高电平，将从机的SS端固定接地。　　图1全双工主机／从机连接方法　　若干个具备SPI接口的单片机和若干片兼容SPI接口的外围芯片，可以在软件的控制下，构成多种简单或者复杂的应用系统，例如以下3种。　　（1）一个主机和多个从器件的通信系统。　　如图2所示，各个从器件是单片机的外围扩展芯片，它们的片选端SS分别独占

4、单片机的一条通用I／O引脚，由单片机分时选通它们建立通信。这样省去了单片机在通信线路上发送地址码的麻烦，但是占用了单片机的引脚资源。当外设器件只有一个时，可以不必选通而直接将SS端接地即可。　　图2一个主机扩展多个外围器件　　（2）几个单片机互相连接构成多主机通信系统。　　图3所示为3个既可以当做主机也可以当做从机的单片机组成的系统。　　图3多主机通信系统连接方法　　（3）主机、从机和从器件共同组成的应用系统。　　图4所示为一个主机、一个从机和多片外设芯片组成的应用系统。这些外设芯片有的只接收来自单片

5、机信息，有的只向单片机提供信息，还有的既接收也发送信息。　　图4主机、从机和从器件互连SPI的数据传输·　　SPI主设各负责产生系统时钟，并决定整个SPI网络的通信速率。所有的SPI设各都采用相同的接口方式，可以通过调整处理器内部寄存器改变时钟的极性和相位。由于SPI器件并不一定遵循同一标准，比如EEPROM、DAC、ADC、实时时钟及温度传感器等器件的SPI接口的时序都有所不同，为了能够满足不同的接口需要，采用时钟的极性和相位可配就能够调整SPi的通信时序。　　SPI设各传输数据过程中总是先发送或接

6、收高字节数据，每个时钟周期接收器或收发器左移1位数据。对于小于16位的数据在发送之前必须左对齐，如果接收的数据小于16位则采用软件将无效的数据位屏蔽，如图1所示。　　SPI接口有主和从两种操作模式，通过MASTER／SLAVE位（SPICTL．2）选择操作模式以及SPICLK信号的来源，如图2所示。　　图1SPI通信数据格式　　图2SPI主控制器／从控制器的连接SPI用户逻辑·　　该模块针对用户不同的应用来设计，本质上就是用户的具体业务应用，与SPI-4接口没有直接关系。当应用支持多个端口时，这部分就

7、显得至关重要。下面以支持两个端口的应用来说明用户逻辑的设计技巧。　　(1)SinkCore的用户逻辑　　端口为两个时，用户逻辑就需要用两个不同的FIFO根据端口的地址等来分别缓存用户的两个业务数据．同时根据FIFO的情况来发出流控信息给SP14数据接口，如图1所示。　　图1SinkCeore两个端口的用户逻辑　　(2)SourceCore的用户逻辑　　当端口为两个时，用户逻辑就需要根据流控信息和两个不同的FffiOffJ情况来做仲裁，谀定哪个用户逻辑FIFO需要发送给SPI4数据接口，如图2所示。　　

8、图2SourceCore2个端口的用户逻辑SPI基本原理与结构·串行外围设备接口(SPI)是由Motorola公司开发的、用来在微控制器和外围设备芯片之间实现数据交换的低成本、易使用接口。与标准的串行接口不同，SPI是一个同步协议接口，全双工通信，所有的传输都参照一个共同的时钟，这个同步时钟信号由主机产生。接收数据的外设使用时钟对串行比特流的接收进行同步化。其传输速度可达几Mb/s。　　SPI主要使用4个信号：MISO(主机输入/从机输出)、MOSI(主