SPI总线协议(20220305092524)

1、精品文档就在这里- 各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有 -合肥学院嵌入式系统设计课程技术报告（20 13- 2014 第 2 学期）报告题目： _SPI总线和 SPI 控制器_专 业： _自动化_班 级： _11自动化卓越班 _姓 名： _荣敏_学 号： _1105031002_指导老师： _干开峰_电子信息与电气工程系2014 年 4 月制- - 精品 文档-精品文档就在这里- 各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有 -摘要SPI, Serial Perripheral Interface, 串行外围设备接口 , 是 Mot

2、orola 公司推出的一种同步串行接口技术 . SPI 总线在物理上是通过接在外围设备微控制器 (PICmicro) 上面的微处理控制单元 (MCU) 上叫作同步串行端口 (Synchronous Serial Port) 的模块(Module) 来实现的。 S3C2440 包含有两个串行外围设备接口（ SPI 口），每个 SPI 口都有两个分别用于发送和接收的 8 位移位寄存器。在一次 SPI 通信当中数据被同步发送（串行移出）和接收（串行移入）。 8 位串行数据的速率由相关的控制寄存器的内容决定。SPI 主要应用在 EEPROM, Flash, 实时时钟 (RTC), 数模转换器 (ADC

3、), 数字信号处理器 (DSP) 以及数字信号解码器之间 . 它在芯片中只占用四根管脚 (Pin) 用来控制以及数据传输 , 节约了芯片的 pin 数目 , 同时为 PCB 在布局上节省了空间 . 正是出于这种简单易用的特性 , 现在越来越多的芯片上都集成了 SPI 技术 .关键词： SPI 总线协议 SPI 控制器 SPI 技术1、 SPI总线协议概述同步外设接口 (SPI) 是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，该总线大量用在与EEPRO、M ADC、 FRA显示驱动器之类的慢速外设器件通信。SPI （Serial Peripheral Interface ）是一种串行同步通讯协议，由

4、一个主设备和一个或多个从设备组成， 主设备启动一个与从设备的同步通讯， 从而完成数据的交换。 SPI 接口由SDI （串行数据输入）， SDO（串行数据输出）， SCK（串行移位时钟）， CS （从使能信号）四种信号构成， CS 决定了唯一的与主设备通信的从设备， 如没有 CS 信号， 则只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由 SDO输出， SDI 输入，数据在时钟的上升或下降沿由 SDO输出， 在紧接着的下降或上升沿由 SDI 读入， 这样经过 8/16 次时钟的改变，完成 8/16 位数据的传输。1.1 SPI 通信该总线通信基于主 - 从配置。它有以下 4个

5、信号：MOSI: 主出 / 从入MISO: 主入 / 从出SCK: 串行时钟SS: 从属选择芯片上“从属选择” (slave-select) 的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自主处理器的时 钟脉冲，摩托罗拉没有定义任何通用 SPI的时钟规范。然而，最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位 (CPHA)两个参数， CPOL定义 SPI串行时钟的活动状态，而 CPHA定义相对于SO-数据位的时钟相位。 CPOCPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。1.2 数据方向和通信速度SPI传输串行数据时首先传输最高位。波特率可以高

6、达 5Mbps，具体速度大小取决于 SPI硬件。例如， Xicor 公司的 SPI串行器件传输速度能达到 5MHz。1.3 SPI 总线接口及时序SPI总线包括 1根串行同步时钟信号线以及 2根数据线。SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相- - 精品 文档-精品文档就在这里- 各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有 -位可以进行配置，时钟极性（ CPO 对传输协议没有重大的影响。如果 CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平； 如果 CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。 时钟相位 （CPHA）能够配置用于选

7、择两种不同的传输协议之一进行数据传输。 如果 CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿 （上升或下降） 数据被采样； 如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿 （上升或下降） 数据被采样。 SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。 SPI接口时序如图 1、图 2所示。图 1 CPHA=0时SPI总线数据传输时序图2 CPHA=1时SPI总线数据传输时序SPI是一个环形总线结构，由 ss （cs）、 sck、 sdi 、 sdo构成，其时序其实很简单，主要 是在 sck 的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。假设下面的 8位寄存器装的是待发送的数据 10101010，

8、上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。那么第一个上升沿来的时候数据将会是 sdo=1；寄存器 =0101010 x 。下降沿到来的时候，sdi 上的电平将所存到寄存器中去， 那么这时寄存器 =0101010sdi， 这样在 8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成里一个 spi 时序。例子：假设主机和从机初始化就绪：并且主机的 sbuff=0 xaa ，从机的 sbuff=0 x55 ，下面图 3将分步对 spi 的 8个时钟周期的数据情况演示一遍 : 假设上升沿发送数据- - 精品 文档-sdi精品文档就在这里- 各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，

9、应有尽有 -脉冲 主机 sbuff 从机sbuff sdo0 10101010 01010101 0 01上 0101010 x 1010101x 0 11下 01010100 10101011 02上 1010100 x 0101011x 12下 10101001 01010110 13上 0101001x 1010110 x 010013下 01010010 10101101 04上 1010010 x 0101101x 14下 10100101 01011010 11005上 0100101x 1011010 x 0 15下 01001010 10110101 06上 1001010 x

10、 0110101x 16下 10010101 01101010 17上 0010101x 1101010 x 010017下 00101010 11010101 0 18上 0101010 x 1010101x 1 08下 01010101 10101010 1 0图4 spi 的 8个时钟周期的数据情况这样就完成了两个寄存器 8位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿， sdi 、 sdo相对于主机而言的。 其中 ss引脚作为主机的时候， 从机可以把它拉底被动选为从机， 作为从机的是时候， 可以作为片选脚用。 根据以上分析， 一个完整的传送周期是 16位， 即两个字节，因为，首先主机要发送

11、命令过去，然后从机根据主机的名准备数据，主机在下一个 8位时钟周期才把数据读回来SPI 总线是 Motorola 公司推出的三线同步接口， 同步串行 3线方式进行通信 : 一条时钟线SCK，一条数据输入线 MOS 一条数据输出线 MISO;用于 CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。 SPI主要特点有 : 可以同时发出和接收串行数据 ; 可以当作主机或从机工作 ; 提供频率可编程时钟 ; 发送结束中断标志 ; 写冲突保护 ; 总线竞争保护等。图 5示出SPI 总线工作的四种方式，其中使用的最为广泛的是 SPI0和SPI3方式 (实线表示 ):- - 精品 文档-精品文档就在这里- 各类

12、专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有 -图 5 SPI 总线四种工作方式2、 S3C2440的 SPI 控制器S3C2440包含有两个串行外围设备接口（ SPI 口），每个 SPI 口都有两个分别用于发送和接收的 8 位移位寄存器，在一次 SPI 通信当中数据被同步发送（串行移出）和接收（串行移入）。 8 位串行数据的速率由相关的控制寄存器的内容决定。如果只想发送，接收到的是一些虚拟的数据。另外，如果只想接收，发送的数据也可以是一些虚拟的“ 1”。结构框图如图 6：图 6 SPI 口结构框图2.1 SPI 接口特性：与 SPI 接口协议 v2.11 兼容；8 位用

13、于发送的移位寄存器；8 位用于接收的移位寄存器；- - 精品 文档-精品文档就在这里- 各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有 -8 位预分频逻辑；查询、中断和 DMA传送模式；2.2 SPI 接口操作：通过 SPI 接口， S3C2440可以与外设同时发送 / 接收 8 位数据。串行时钟线与两条数据线同步，用于移位和数据采样。如果 SPI 是主设备，数据传输速率由位控制。 可以修改频率来调整波特率寄存器的值。 如果 SPI 是从设备，钟， 向 SPDATn寄存器中写入字节数据， SPI 发送/ 接收操作就同时启动。要在向 SPDATn寄存器中写入字节数据之前激

14、活。SPPREn寄存器的相关其他的主设备提供时某些情况下片选 nSS2.3 传输格式：- - 精品 文档-精品文档就在这里- 各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有 -图 7 传输格式2.4 接口控制寄存器：2.4.1 SPI 控制寄存器（ SPICON该寄存器控制 SPI的工作模式如图 8：- - 精品 文档-精品文档就在这里- 各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有 -图 8 SPI 控制寄存器工作模式2.4.2 SPI 状态寄存器（ SPSTA图 9 SPI 状态寄存器SPI 发送时为单缓冲，这样在前一次发送尚未完成之前，不

15、能将新的数据写入移位寄存器来发送过程中对数据寄存器进行写入操作时， DCOL 位将为 1 以指示数据冲突。此前发送的数据就行发送，而后写入的数据将丢失。2.4.3 SPI 引脚控制寄存器（ SPPINn）当一个 SPI 系统被允许时， nSS 之外的引脚的数据传输方向都由 SPCONn 的MSTR 位控制， nSS 引脚总是输入。当 SPI 是一个主设备是， nSS 引脚用于检测多主设备错误（如果SPPIN 的ENMUL 位被使能），另外还需要一个 GPIO 来选择从设备。如果 SPI 被配置为从- - 精品 文档-精品文档就在这里- 各类专业好文档，值得你下载，教育，管理，论文，制度，方案手册，应有尽有 -设备， nSS 引脚用来被选择为从设备。图 10 SPI 引脚控制寄存器2.4.4 SPI 发送数据寄存器（ SPTDAT发送数据寄存器中存放待 SPI 口发送的数据SPI 接收数据寄存器（ SPRDAT）n 接收数据寄存器中存放 SPI 口接收到的数据。3、参考