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SPI可以像I2C掛多個設(shè)備嗎?

strongerHuang ? 來源:strongerHuang ? 2023-05-14 10:10 ? 次閱讀
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最近看到有小伙伴在討論:SPI可以像I2C掛多個設(shè)備嗎?

簡單來說,就是一主多從。

其實(shí),SPI是在I2C發(fā)展之后才起來的,自然在設(shè)計(jì)的時候,會考慮這個情況。

本文就給大家講講關(guān)于SPI接口的那些內(nèi)容。

SPI 介紹

SPI:Serial Peripheral Interface,是串行外設(shè)接口。

SPI是由摩托羅拉于 1985 年前后開發(fā),是一種適用于短距離、設(shè)備到設(shè)備通信的同步串行接口。

從那時起,這種接口就已成為許多半導(dǎo)體制造商,特別是微控制器MCU)和微處理器(MPU)采用的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

SPI 接口

SPI總線是一種4線總線,通常有一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備,需要至少4根線,事實(shí)上3根也可以。

MOSI:Master Output Slave Input,主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出,從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入;

MISO:Master Input Slave Output,主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入,從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出;

SCLK:Serial Clock,時鐘信號,由主設(shè)備產(chǎn)生;

SS:Slave Select,從設(shè)備選擇信號,由主設(shè)備控制;

ab543d24-f0aa-11ed-90ce-dac502259ad0.png

上面的SS信號,也可以理解為CS信號,一般是低電平有效,所以也是NSS(非)信號;

CS:Chip Select,片選信號(從設(shè)備使能/選擇信號),由主設(shè)備控制;

一主一從

最基本的SPI通信就是一主一從,比如:一個STM32作為主機(jī),一個W25Q16(SPI Flash)作為從機(jī)。還有兩個MCU之間進(jìn)行SPI通信等。

ab65a3e8-f0aa-11ed-90ce-dac502259ad0.png

上圖例子是主機(jī)發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)(0x53),從機(jī)應(yīng)答一個字節(jié)數(shù)據(jù)(0x46)。

一主多從

SPI可以一主一從(一個主機(jī),一個從機(jī)),但也可以一主多從。一主多從常見有兩種連接方式。

A.常規(guī)

通常,每個從機(jī)都需要一條單獨(dú)的SS線,要與指定的從機(jī)通信,將該從機(jī)的SS線設(shè)為低電平,并將其余的保持為高電平即可。

ab82beb0-f0aa-11ed-90ce-dac502259ad0.png

B.一條SS信號

某些應(yīng)用只需要一條NSS即可(比如:移位寄存器),對于這種布局,數(shù)據(jù)從一個從設(shè)備移位到另一個從設(shè)備。

ab95e742-f0aa-11ed-90ce-dac502259ad0.png

SPI數(shù)據(jù)傳輸

SPI的通信比較簡單,一個時鐘傳輸一位數(shù)據(jù)(主機(jī) -> 從機(jī),或者從機(jī) -> 主機(jī))。

SPI時鐘

理論上SPI的時鐘頻率可以做到很大,一般幾MHz~幾百M(fèi)Hz,拿常見的W25Q16來說,SPI最高支持80MHz。

SPI通信速率要結(jié)合實(shí)際情況,不能超過主機(jī)或從機(jī)支持的最大時鐘頻率。

SPI數(shù)據(jù)

SPI的數(shù)據(jù)分兩個方向:

MOSI:主機(jī) -> 從機(jī)

MISO:從機(jī) -> 主機(jī)

SPI通信有一個“缺點(diǎn)”:沒有指定的流控制,沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù)。

可以理解為:不知道是什么時候主機(jī)發(fā)給從機(jī),什么時候從機(jī)發(fā)給主機(jī),到底該發(fā)多少字節(jié)數(shù)據(jù)等。

此時,需要通信的主機(jī)和從機(jī)達(dá)成約定,一般由主機(jī)進(jìn)行控制讀寫的操作。

比如下面這個讀寫SPI Flash數(shù)據(jù)的操作:

abab0ca8-f0aa-11ed-90ce-dac502259ad0.jpg

前面1字節(jié)是指令,緊接著再3字節(jié)(24位)地址,都是由主機(jī)發(fā)送給從機(jī)。 之后,主機(jī)讀取數(shù)據(jù)(由從機(jī)發(fā)送出來)。

時鐘極性和相位

除了設(shè)置時鐘頻率外,主機(jī)還必須配置與數(shù)據(jù)有關(guān)的時鐘極性和相位。

abc7cb5e-f0aa-11ed-90ce-dac502259ad0.jpg

CPOL確定時鐘的極性,極性可以通過簡單的逆變器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

CPHA確定相對于時鐘脈沖的數(shù)據(jù)位的時序(即相位)。

一般集成有SPI外設(shè)的處理器,都有SPI相關(guān)的配置寄存器,拿STM32來說,參考手冊里面有詳細(xì)介紹SPI配置的信息。

建議大家結(jié)合時序圖理解,不要死記硬背。

審核編輯:湯梓紅

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原文標(biāo)題:SPI可以像I2C掛多個設(shè)備嗎?

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