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SPI總線協(xié)議及SPI時序圖詳解

作者: 時間:2016-12-15 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


由于我使用的器件工作在模式0這種時序(CPOL=0,CPHA=0),所以將圖簡化為圖2,
只關(guān)注模式0的時序。

圖2

我們來關(guān)注SCK的第一個時鐘周期,在時鐘的前沿采樣數(shù)據(jù)(上升沿,第一個時鐘沿),
在時鐘的后沿輸出數(shù)據(jù)(下降沿,第二個時鐘沿)。首先來看主器件,主器件的輸出口(MOSI)輸出的數(shù)據(jù)bit1,
在時鐘的前沿被從器件采樣,那主器件是在何時刻輸出bit1的呢?bit1的輸出時刻實際上在SCK信號有效以前,
比 SCK的上升沿還要早半個時鐘周期。bit1的輸出時刻與SSEL信號沒有關(guān)系。再來看從器件,
主器件的輸入口MISO同樣是在時鐘的前沿采樣從器件輸出的bit1的,那從器件又是在何時刻輸出bit1的呢。
從器件是在SSEL信號有效后,立即輸出bit1,盡管此時SCK信號還沒有起效。關(guān)于上面的主器件
和從器件輸出bit1位的時刻,可以從圖3、4中得到驗證。

圖3

注意圖3中,CS信號有效后(低電平有效,注意CS下降沿后發(fā)生的情況),故意用延時程序
延時了一段時間,之后再向數(shù)據(jù)寄存器寫入了要發(fā)送的數(shù)據(jù),來觀察主器件輸出bit1的情況(MOSI)。
可以看出,bit1(值為1)是在SCK信號有效之前的半個時鐘周期的時刻開始輸出的(與CS信號無關(guān)),
到了SCK的第一個時鐘周期的上升沿正好被從器件采樣。

圖4
圖4中,注意看CS和MISO信號。我們可以看出,CS信號有效后,從器件立刻輸出了bit1(值為1)。通常我們進行的spi操作都是16位的。圖5記錄了第一個字節(jié)和第二個字節(jié)間的相互銜接的過程。
第一個字節(jié)的最后一位在SCK的上升沿被采樣,隨后的SCK下降沿,從器件就輸出了第二個字節(jié)的第一位。


SPI總線協(xié)議介紹(接口定義,傳輸時序)
一、技術(shù)性能
SPI接口是Motorola 首先提出的全雙工三線同步串行外圍接口,采用主從模式(Master Slave)架構(gòu);支持多slave模式應(yīng)用,一般僅支持單Master。
時鐘由Master控制,在時鐘移位脈沖下,數(shù)據(jù)按位傳輸,高位在前,低位在后(MSB first);SPI接口有2根單向數(shù)據(jù)線,為全雙工通信,目前應(yīng)用中的數(shù)據(jù)速率可達幾Mbps的水平。

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二、接口定義
SPI接口共有4根信號線,分別是:設(shè)備選擇線、時鐘線、串行輸出數(shù)據(jù)線、串行輸入數(shù)據(jù)線。


(1)MOSI:主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入
(2)MISO:主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出
(3)SCLK :時鐘信號,由主器件產(chǎn)生
(4)/SS:從器件使能信號,由主器件控制

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三、內(nèi)部結(jié)構(gòu)


四、傳輸時序
SPI接口在內(nèi)部硬件實際上是兩個簡單的移位寄存器,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為8位,在主器件產(chǎn)生的從器件使能信號和移位脈沖下,按位傳輸,高位在前,低位在后。如下圖所示,在SCLK的下降沿上數(shù)據(jù)改變,上升沿一位數(shù)據(jù)被存入移位寄存器。


SPI接口沒有指定的流控制,沒有應(yīng)答機制確認是否接收到數(shù)據(jù)。

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