SPI 串行外设接口总线,最早由Motorola提出,出现在其M68系列单片机中,由于其简单实用,又不牵涉到专利问题,因此许多厂家的设备都支持该接口,广泛应用于外设控制领域。
SPI接口是一种事实标准,并没有标准协议,大部分厂家都是参照Motorola的SPI接口定义来设计的。但正因为没有确切的版本协议,不同家产品的SPI接口在技术上存在一定的差别,容易引起歧义,有的甚至无法直接互连(需要软件进行必要的修改)。
虽然SPI接口的内容非常简单,但本文仍将就其中的一些容易忽视的问题进行讨论。
SPI ( Serial Peripheral Interface )
SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口,采用主从模式(Master Slave)架构;支持多slave模式应用,一般仅支持单Master。
时钟由Master控制,在时钟移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,低位在后(MSB first);SPI接口有2根单向数据线,为全双工通信,目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。
SPI接口信号线
SPI接口共有4根信号线,分别是:设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。
设备选择线SS-(Slave select,或CS-)
SS-线用于选择激活某Slave设备,低有效,由Master驱动输出。只有当SS-信号线为低电平时,对应Slave设备的SPI接口才处于工作状态。
SCLK:同步时钟信号线,
SCLK用来同步主从设备的数据传输,由Master驱动输出,Slave设备按SCK的步调接收或发送数据。
串行数据线:
SPI接口数据线是单向的,共有两根数据线,分别承担Master到Slave、Slave到Master的数据传输;但是不同厂家的数据线命名有差别。
Motorola的经典命名是MOSI和MISO,这是站在信号线的角度来命名的。
MOSI:When master, out line; when slave, in line
MISO:When master, in line; when slave, out line
比如MOSI,该线上数据一定是Master流向Slave的。因此在电路板上,Master的MOSI引脚应与Slave的MOSI引脚连接在一起。双方的MISO也应该连在一起,而不是一方的MOSI连接另一方的MISO。
不过,也有一些产家(比如Microchip)是按照类似SDI,SDO的方式来命名,这是站在器件的角度根据数据流向来定义的。
SDI:串行数据输入
SDO:串行数据输出
这种情况下,当Master与Slave连接时,就应该用一方的SDO连接另一个方的SDI。
由于SPI接口数据线是单向的,故电路设计时,数据线连接一定要正确,必然是一方的输出连接另一方的输入。
其实这个问题本来很简单的,但由于不同厂家产品的命名习惯可能不同,因此还需小心,以免低级出错。
数据传输的时序模式
为了适用不同产品接口应用需要,SPI接口定义了多种时序传输模式,并可通过设置接口单元寄存器中的相关控制位来选择。在Motorola的产品中,时序即是由两个控制位(极性控制、相位控制)来控制的。 |