今日要闻SPI串行总线详解：同步通信的核心技术

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SPI总线是M的全双工同步通信总线,用于单片机与外围设备连接,采用四条线,控制时钟极性和相位
SPI-S-B
SPI总线,同步串行通信,全双工,时钟极性控制,片选信号,数据传输时序
SPI(S P I)总线是一种由M推出的同步串行通信总线,主要用于单片机与外围设备之间的数据传输SPI总线在许多芯片中广泛应用,如M的M68HC08单片机\TI的A-D转换器TLC2543和D-A转换器TLC5615,以及AD的温度传感器AD7816等SPI总线是一种全双工同步串行总线,用于微控制单元(MCU)和外围设备之间的同步通信




SPI总线引脚功能


SPI总线通常使用四条线：串行时钟线SCK\主机输入从机输出数据线MISO\主机输出从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SSEL具体功能如下：

1 MISO(M IS O,主入从出)：主机的数据输入线,从机的数据输出线
2 MOSI(M OS I,主出从入)：主机的数据输出线,从机的数据输入线
3 SCK(串行时钟)：主机时钟信号输出线,从机时钟信号输入线时钟信号控制数据传输的速度

4 SS(S S,片选信号)：从机的片选信号









图一：S   SPI   



在SPI总线通信中,只有一个主机,但可以有多个从机所有从机的MOSI\MISO和SCK线分别连接在一起,主机通过片选信号选择一个或多个从机进行通信


时钟极性和相位


SPI总线的数据传输受以下两个时钟参数控制：

1 CPOL(时钟极性控制位)：决定SPI总线空闲时SCK时钟线的电平状态CPOL为0时,空闲时SCK为低电平;CPOL为1时,空闲时SCK为高电平
2 CPHA(时钟相位控制位)：决定SPI总线上数据的采样位置CPHA为0时,在时钟线的首个跳变沿采样数据;CPHA为1时,在时钟线的第二个跳变沿采样数据


SPI总线时序


SPI器件可以在SCK的上升沿或下降沿收发数据,数据传输顺序可以是"先高位后低位"或"先低位后高位"例如,假设主机在SCK的上升沿按"先高位后低位"的顺序接收数据,其时序如下：

1 当SS引脚出现低电平时,从机被选中,并将数据的比较高位D7送到MISO引脚
2 每个SCK的下降沿,从机送1位数据到MISO引脚

3 每个SCK的上升沿,主机采集MISO引脚上的数据,完成数据接收









图二：SPI   





应用领域


SPI总线广泛应用于EEPROM\F\时时钟(RTC)\数模转换器(ADC)\络控制器\MCU\数字信号处理器(DSP)和数字信号转换器之间的通信SPI系统可以直接接口多种标准外围器件,通常使用4条线进行通信


模拟SPI总线



对于没有内置SPI接口的MCS-51单片机,可以通过并行IO引脚模拟SPI总线的信号和时序例如,8051单片机的P10\P11\P12和P13可以分别模拟SPI总线的MISO\MOSI\SCK和CS引脚









图：S   8051    SPI





图示说明


图一展示了SPI总线接口扩展的示意图,4根信号线连接主机与从机图二展示了SPI总线的时序图,图则展示了8051单片机引脚模拟SPI总线的示意图

通过对SPI总线的介绍,可以更全面地理解其在单片机与外围设备通信中的应用及现方式