Содержание
Последовательный периферийный интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) — последовательный стандарт передачи данных. Предназначен для сопряжения микроконтроллеров и периферийных устройств. SPI интерфейс иногда называют четырёхпроводным интерфейсом.
Описание работы интерфейса SPI
Принцип работы SPI заключается в следующем. Данные по SPI передаются последовательно, по 1 биту. Получение и отправка данных осуществляется раздельно и не происходит в один момент времени, а осуществляется при помощи синхронизированного сигнала на специальной шине.
Шина по которой передается синхросигнал зовется шиной тактирования, а сама идея разделения заключается в том, что считывание и установка данных осуществляется по противоположным фронтам генерируемых на шине тактирования.
Такое разделение с течением времени получение и отправки данных, дает возможность использовать только один регистр. Та устройство которое управляет шиной синхроимпульсов является главным и называется «Ведущим» или «Мастером» (Master).
Главное устройство или «Master» осуществляет управление процессами передачи данных. Т.е. он определяет когда начать процесс передачи данных когда его нужно завершить и какой объем данных передать. Другие устройства которые подключаются к мастеру, называются ведомыми или «Slave«.
Наименование выводов интерфейса SPI
При двухстороннем обмене его называют полнодуплексный, в интерфейсе SPI задействованы все 4 линии:
- SCLK — шина тактирования;
- MOSI (Master Out, Slave In) — по этой линии происходит процесс передачи данных ведомому устройству;
- MISO (Master In, Slave Out) — по этой линии мастер принимает данные от ведомых устройств;
- SS (Slave Select) — выбор ведомого устройства
Кодировка уровней происходит логическими «1» и «0» на шине данных (MOSI и MISO). Другими словами «1» это высокий уровень напряжения, а «0» соответственно низкий. То как выставляется уровень напряжения на шине не имеет значения, т. е. выводы передатчиков могут быть как с «открытым коллектором» там и «push-pull». Высокий уровень соответствует равен напряжению питания микросхему. Если у нас схема запитана от 5 В то и высокий уровень — 5 В, если 3.3 то соответственно высокий уровень — 3.3 В.
Линия SS необходима для установки начали и конца передачи сигнала. Этот сигнал инверсный, т.е. когда мы передает данные у нас на этой низкий уровень, когда данные не передаются то высокий. По сигналу SS мастеру можно подключаться к разным «слейвам» и использую одни и те же линии данных. Только вот к каждому «слейву» придется тянуть свою линию SS.
Название линий могу отличаться у разных производителей:
MISO: SOMI, SDO (на устройстве), DO, DON, SO, MRSR;
MOSI: SIMO, SDI (на устройстве), DI, DIN, SI, MTST;
SCLK: SCK, CLK, SPC (SPI serial port clock);
SS: nCS, CS, CSB, CSN, NSS, nSS, STE, SYNC.
Количество линий не всегда четыре, иногда их может быть и три. К примеру если передача данных осуществляется в одном направлении или используется только одна двунаправленная шина вместо двух однонаправленных. Если используется одна двунаправленная шина то одновременно передавать и принимать данные по ней не возможно, можно либо отправлять либо принимать.
Прием и передача и данных в интерфейсе SPI
Передача данных в интерфейсе SPI происходит побитно, а по противоположным уровням сигнала тактирования происходи либо установка либо чтение данных. Момент чтение данных называется latch, а момент установки shift.
Данные обычно не передаются по одному биту, обычно их посылают по 8 бит и более. По этой причине на выходе передатчика делают сдвиговый регистр, куда грузится сразу вся пачка передаваемых данных. Значение старшего или младшего бита сдвивого регистра устанавливается на шине данных в зависимости от точно что передаем вперед. А для того чтобы установить на шине последующий передаваемый бит, нужно лишь сдвинуть этот регистр.
Уровень сигнала в котором находится шина тактирования в неактивном состоянии когда у нас передача данных не происходит, называется полярностью ее обозначают CPOL. Если у нас нет передачи данных то на шине тактирования SCLK логический ноль, т.е. CPOL=0, и наоборот если высокий уровень на шине то CPOL=1.
Последовательность чередования считывания и сдвига называют фазой, обозначается как CPHA. Если по первому фронту на SCLK происходит считывание, то CPHA=0, а если по первому фронту на SCLK происходит сдвиг, то CPHA=1.
Режимы работы интерфейса SPI
- CPOL = 0 — сигнал синхронизации начинается с низкого уровня;
- CPOL = 1 — сигнал синхронизации начинается с высокого уровня;
- CPHA = 0 — выборка данных производится по переднему фронту сигнала синхронизации;
- CPHA = 1 — выборка данных производится по заднему фронту сигнала синхронизации.
Для обозначения режимов работы интерфейса SPI принято следующее соглашение:
- mode0 — режим 0 (CPOL = 0, CPHA = 0);
- mode1 — режим 1 (CPOL = 0, CPHA = 1);
- mode2 — режим 2 (CPOL = 1, CPHA = 0);
- mode3 — режим 3 (CPOL = 1, CPHA = 1).
Режимы работы SPI демонстрирует картинка ниже.
Важно отметить 1 момент, линия SS это линий которая управляет сеансом обмена, а не только линия для выбора слейва. Поэтому если вы используете только слейв то линию SS подключать нужно подключать.
Похожие записи
-
Светодиодная мигалка на микросхеме NE 555
Это простая схема двойного светодиодного мигающего сигнала. В качестве базовой схемы нестабильного мультивибратора используется таймер NE 555. Светодиоды включаются по очереди, частоту можно регулировать потенциометром.
-
Схема полицейской мигалки на микроконтроллере
Представленная схема полицейской мигалки на микроконтроллере и светодиодах может работать в 16 различных режимах. Режим выбирается при помощи одной кнопки, и собрана на микроконтроллере PIC12F675 с полевыми транзисторами.
-
Последовательный интерфейс I2C
Последовательный интерфейс I2C (также его обозначается как IIC) довольно популярный последовательный интерфейс. Свою популярность он получил за неплохую скорость передачи информации. В основном до 100 кбит в секунду, а современных устройствах может достигать и до 400 кбит/с, дешевизной и простотой реализации.
-
Последовательный периферийный интерфейс SPI
Содержание1 Описание работы интерфейса SPI2 Наименование выводов интерфейса SPI3 Прием и передача и данных в интерфейсе SPI4 Режимы работы интерфейса SPI Последовательный периферийный интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) — последовательный стандарт передачи данных. Предназначен для сопряжения микроконтроллеров и периферийных устройств. SPI интерфейс иногда называют четырёхпроводным интерфейсом. Описание работы интерфейса SPI Принцип работы SPI заключается в […]
-
Подключение кнопки к микроконтроллеру AVR
В это примере подключим и научимся обрабатывать события нажатия кнопок при помощи микроконтроллера AVR. Другими словами мониторить состояние кнопок, и при каких либо изменениях делать что либо. К примеру включать выключать нагрузку, настаивать таймер или настаивать время и т.д. да все что угодно.
-
Распиновка наиболее популярных микроконтроллеров AVR
Ниже представлена распиновка наиболее ходовых микроконтроллеров семейства AVR. Описание выводов, их назначение.