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技術(shù)專(zhuān)題
串行外設(shè)接口
串行外設(shè)接口
串行外圍設(shè)備接口（SPI）允許嵌入式系統(tǒng)之間進(jìn)行高速同步數(shù)據(jù)傳輸。它基本上用于兩個(gè)嵌入式設(shè)備之間的短距離通信。SPI的最常見(jiàn)用途之一是將您的微控制器連接到LCD等外設(shè)。
什么是串行外圍設(shè)備接口？
“串行外圍接口（SPI）是一種通信協(xié)議，旨在在短距離內(nèi)傳輸同步數(shù)據(jù)。” 現(xiàn)在，讓我們簡(jiǎn)化上面的定義。
什么是同步數(shù)據(jù)？
根據(jù)字典，“同步”一詞是指同時(shí)發(fā)生或在每次發(fā)生之間具有一致時(shí)間的事物。因此，同步數(shù)據(jù)意味著連續(xù)且一致的時(shí)間傳輸數(shù)據(jù)。
什么是同步數(shù)據(jù)傳輸？
同步數(shù)據(jù)傳輸是一種數(shù)據(jù)傳輸方法，其中連續(xù)的數(shù)據(jù)信號(hào)流伴隨有定時(shí)信號(hào)（由電子時(shí)鐘生成），以確保發(fā)送器和接收器彼此同步。在這種傳輸模式下，數(shù)據(jù)以規(guī)則的時(shí)間間隔以數(shù)據(jù)包或幀的形式發(fā)送。
什么是串行通訊？
串行通信是通過(guò)通信通道或計(jì)算機(jī)總線一次按順序發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程。
現(xiàn)在，在討論所有這些之后得出結(jié)論。就是說(shuō)SPI是標(biāo)準(zhǔn)化的或?yàn)樵趦蓚€(gè)短距離電子設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)而定義的協(xié)議。
串行外圍接口的功能
SPI的一些共同特征是–
1- SPI在全雙工模式下工作。這意味著可以同時(shí)從網(wǎng)絡(luò)的兩端傳輸數(shù)據(jù)。
2-它適用于主從架構(gòu)。這意味著您可以擁有一個(gè)可以控制您的網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備。
3-它是四線串行總線。它可以有多個(gè)奴隸。
什么樣的SPI誕生了？
現(xiàn)在，既然我們知道什么是SPI及其重要功能?，F(xiàn)在我們將討論“什么是SPI誕生的？”
SPI之所以出現(xiàn)是因?yàn)槲覀兊奶幚砥骰蚩刂破鞑皇亲越o自足的。就像我們的身體有大腦，但我們需要眼睛，鼻子和耳朵來(lái)感知事物并為大腦提供輸入。我們需要手和腿按照人類(lèi)大腦的指示執(zhí)行某些操作。因此，我們還需要將輸入，輸出和內(nèi)存外圍設(shè)備連接到我們的處理器。因此，為了連接這些提供同步數(shù)據(jù)的短距離外圍設(shè)備（例如閃存，支持USB的鍵盤(pán)或鼠標(biāo)），我們需要一個(gè)協(xié)議。
這樣，所有串行外圍設(shè)備制造商都可以制造獨(dú)立的外圍設(shè)備，這些設(shè)備可以連接到任何類(lèi)型的處理器。這就是為什么此標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生的原因。
串行外圍設(shè)備接口（SPI）接口
如下圖所示，SPI總線具有以下四個(gè)信號(hào)：
SCLK：串行時(shí)鐘（主機(jī)輸出）
MOSI：主機(jī)輸出從機(jī)輸入或主機(jī)輸出從機(jī)輸入（主機(jī)輸出數(shù)據(jù)）
MISO：主機(jī)輸入從機(jī)輸出，或主機(jī)輸入從機(jī)輸出（從機(jī)的數(shù)據(jù)輸出）
SS：從機(jī)選擇（通常為低電平有效，從主機(jī)輸出）
因此，如果要將任何外圍設(shè)備連接到處理器或CPU，則可以通過(guò)這種方式輕松實(shí)現(xiàn)。根據(jù)給定的圖連接PIN。盡管上面給出的名稱(chēng)是大多數(shù)體系結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)和最受歡迎的引腳名稱(chēng)約定。
SPI中的數(shù)據(jù)傳輸如何工作？
在SPI設(shè)備中，使用主/從關(guān)系進(jìn)行通信。主機(jī)啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。主機(jī)還為從機(jī)設(shè)備生成時(shí)鐘，并從網(wǎng)絡(luò)中選擇一個(gè)從機(jī)。數(shù)據(jù)總是同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸。如果只想發(fā)送，則需要從接收方生成一個(gè)虛擬字節(jié)。發(fā)生這種情況是因?yàn)?span>SPI內(nèi)部在發(fā)送器和接收器側(cè)都有兩個(gè)移位寄存器。而且，每當(dāng)從一側(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，我們就需要從接收器一側(cè)接收一些數(shù)據(jù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)在內(nèi)部一點(diǎn)一點(diǎn)地移位。
在幕后進(jìn)行傳播
該系統(tǒng)由兩個(gè)移位寄存器（基于字長(zhǎng)或處理器）和一個(gè)主時(shí)鐘發(fā)生器組成。當(dāng)將所需從設(shè)備的從設(shè)備選擇SS引腳拉低時(shí)，SPI主設(shè)備啟動(dòng)通信周期。主機(jī)和從機(jī)準(zhǔn)備在各自的移位寄存器中發(fā)送數(shù)據(jù)，主機(jī)在SCK線上產(chǎn)生所需的時(shí)鐘脈沖以交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總是在主機(jī)輸出（從機(jī)輸入，MOSI，線路）上從主機(jī)轉(zhuǎn)移到從機(jī)，在主機(jī)輸入（從機(jī)輸出，MISO，線路）上從主機(jī)轉(zhuǎn)移到主機(jī)。在每個(gè)數(shù)據(jù)包之后，主機(jī)通過(guò)拉高從機(jī)選擇SS線來(lái)同步從機(jī)。
