續(xù)接上文串行外設(shè)接口SPI通信協(xié)議詳解，本文小編詳細(xì)的 介紹了SPI總線接口定義和數(shù)據(jù)傳輸、通信流程等等，詳細(xì)技術(shù)請(qǐng)看下文內(nèi)容：
SPI總線是一種高速的、全雙工的、同步的通信總線，并且至多僅需使用4根線，節(jié)約了芯片的管腳，SPI通信協(xié)議主要應(yīng)用于EEPROM、FLASH、ADC、DAC等射頻芯片，還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。
SPI接口無(wú)線模塊設(shè)備之間采用全雙工模式通信，是一個(gè)主機(jī)和一個(gè)或者多個(gè)從機(jī)的主從模式。主機(jī)負(fù)責(zé)初始化幀，這個(gè)數(shù)據(jù)傳輸幀可以用于讀與寫(xiě)兩種操作，片選線可以從多個(gè)從機(jī)選擇一個(gè)來(lái)響應(yīng)主機(jī)的請(qǐng)求。
SPI接口定義如下表：
由上表也可以看出當(dāng)SPI設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸通信時(shí)，數(shù)據(jù)線應(yīng)該是MOSI連接MOSI，MISO連接MISO，SCLK與SCLK相連，而不是像串口那樣TX、RX進(jìn)行反接。當(dāng)只有單一SPI無(wú)線模塊從機(jī)設(shè)備時(shí)，如果從機(jī)設(shè)備允許的話，可直接將CS/SS線固定在低電平。然而類(lèi)似于MAX1242這款需要CS/SS線的下降沿來(lái)觸發(fā)的射頻芯片，則必須將CC/SS線與主機(jī)相連。如下圖，為一主一從連接方式。
對(duì)于多個(gè)從機(jī)設(shè)備時(shí)，則每個(gè)從機(jī)都需要一根CS/SS線來(lái)于主機(jī)相連，從而達(dá)到主機(jī)能與任一從機(jī)通信的目的。如下圖，為一主多從的連接方式。
大多數(shù)從機(jī)設(shè)備都有著三態(tài)邏輯的特性，因此當(dāng)設(shè)備未被選中時(shí)，它們的MISO信號(hào)線會(huì)變成高阻抗?fàn)顟B(tài)（電氣斷開(kāi)）。沒(méi)有三態(tài)輸出的設(shè)備則需外接三態(tài)緩沖器才能與其他的從機(jī)設(shè)備共享SPI總線。
在SPI通信中，SPI主機(jī)設(shè)備以從機(jī)設(shè)備支持的頻率通過(guò)SCLK線給到SPI從機(jī)設(shè)備，這點(diǎn)也意味著從機(jī)是無(wú)法主動(dòng)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的，只能主機(jī)輪詢(xún)向從機(jī)發(fā)或者從機(jī)設(shè)備主動(dòng)通過(guò)一個(gè)IO口來(lái)告知主機(jī)數(shù)據(jù)到達(dá)。
在SPI每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，都會(huì)進(jìn)行一次全雙工數(shù)據(jù)的傳輸。主機(jī)通過(guò)MOSI線上發(fā)送1bit時(shí)，從機(jī)也會(huì)在讀取到之后通過(guò)MISO線發(fā)送1bit數(shù)據(jù)出去。這說(shuō)明，即使只進(jìn)行單工通信，也會(huì)保持此通信順序。
SPI傳輸通常涉及到兩個(gè)給定了字長(zhǎng)的移位寄存器。例如在主機(jī)、從機(jī)中的8bit的移位寄存器。它們以虛擬環(huán)形拓?fù)溥B接，數(shù)據(jù)通常先從最高有效位被移出。在時(shí)鐘沿，主機(jī)和從機(jī)都移出1bit數(shù)據(jù)從傳輸線上給到對(duì)方。在下一個(gè)時(shí)鐘邊沿來(lái)到時(shí)，雙方的接收器再對(duì)傳輸線上的該bit進(jìn)行采樣，并將其設(shè)置為移位寄存器的新的最低有效位。在寄存器位被移出和移入后，主機(jī)和從機(jī)交換了寄存器值。如果需要交換更多數(shù)據(jù)，則重新加載移位寄存器并重復(fù)該過(guò)程。傳輸可以持續(xù)任意數(shù)量的時(shí)鐘周期。完成后，主機(jī)停止切換時(shí)鐘信號(hào)。如下圖，為主從機(jī)之間的交互時(shí)的移位寄存器示意圖。
其中上圖的通信流程如下：
1.SPI主機(jī)首先先將SS或CS線拉低，以此來(lái)告知SPI從機(jī)通信開(kāi)始。
2.主機(jī)通過(guò)發(fā)送SCLK時(shí)鐘信號(hào)，來(lái)告知從機(jī)即將進(jìn)行的讀寫(xiě)操作。這里的SCLK時(shí)鐘信號(hào)是由SPI的模式來(lái)決定是高電平還是低電平有效的，這點(diǎn)在稍后會(huì)進(jìn)行介紹。
3.主機(jī)(Master)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)到發(fā)送數(shù)據(jù)緩存區(qū)(Memory)，緩存區(qū)經(jīng)過(guò)移位寄存器(0~7)，串行移位寄存器通過(guò)MOSI信號(hào)線將字節(jié)一位一位地移出去傳送給從機(jī)，同時(shí)MISO接口接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)移位寄存器一位一位地移到接收緩存區(qū)。
4.從機(jī)(Slave)也將自己的串行移位寄存器(0~7)中的內(nèi)容通過(guò)MISO信號(hào)線返回給主機(jī)。同時(shí)通過(guò)MOSI信號(hào)線接收主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，這樣，兩個(gè)移位寄存器中的內(nèi)容就被交換。
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