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為什么以及如何使用串行外設(shè)接口來簡化多個設(shè)備之間的連接

2513692 2022-11-25 | pdf | 340.13KB | 次下載 | 免費

資料介紹

嵌入式系統(tǒng)使用一個或多個處理器或微控制器在更復(fù)雜的系統(tǒng)中執(zhí)行專門的操作。這些嵌入式控制器需要與其他系統(tǒng)組件、傳感器甚至其他控制器進行通信。復(fù)雜的串行接口和協(xié)議雖然司空見慣，但編程和故障排除可能過于困難，尤其是在與之通信的設(shè)備數(shù)量很少的情況下。嵌入式系統(tǒng)使用一個或多個處理器或微控制器在更復(fù)雜的系統(tǒng)中執(zhí)行專門的操作。這些嵌入式控制器需要與其他系統(tǒng)組件、傳感器甚至其他控制器進行通信。復(fù)雜的串行接口和協(xié)議雖然司空見慣，但編程和故障排除可能過于困難，尤其是在與之通信的設(shè)備數(shù)量很少的情況下。設(shè)計人員需要具有簡單的設(shè)備到設(shè)備數(shù)字接口的微控制器、外圍設(shè)備和傳感器，這些接口可以高速處理任意長度的數(shù)據(jù)并消除復(fù)雜的協(xié)議相關(guān)編程任務(wù)。設(shè)計人員需要具有簡單的設(shè)備到設(shè)備數(shù)字接口的微控制器、外圍設(shè)備和傳感器，這些接口可以高速處理任意長度的數(shù)據(jù)并消除復(fù)雜的協(xié)議相關(guān)編程任務(wù)。簡單的解決方案是選擇具有串行外設(shè)接口 (SPI) 的控制器，這是一種將控制器連接到一些本地外設(shè) IC 或傳感器的解決方案。它是一個簡單的同步接口，使用硬件尋址并以高達(dá) 50 兆赫茲 (MHz) 的時鐘速率運行。SPI 不使用需要尋址和狀態(tài)檢查的復(fù)雜協(xié)議。相反，它是一種用于快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕窘涌?，沒有更復(fù)雜的接口總線的編程開銷。簡單的解決方案是選擇具有串行外設(shè)接口 (SPI) 的控制器，這是一種將控制器連接到一些本地外設(shè) IC 或傳感器的解決方案。它是一個簡單的同步接口，使用硬件尋址并以高達(dá) 50 兆赫茲 (MHz) 的時鐘速率運行。SPI 不使用需要尋址和狀態(tài)檢查的復(fù)雜協(xié)議。相反，它是一種用于快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕窘涌冢瑳]有更復(fù)雜的接口總線的編程開銷。本文將介紹 SPI 接口的基礎(chǔ)知識，包括許多操作模式。然后將介紹具有 SPI 接口的微控制器和其他設(shè)備，并展示如何應(yīng)用它。本文將介紹 SPI 接口的基礎(chǔ)知識，包括許多操作模式。然后將介紹具有 SPI 接口的微控制器和其他設(shè)備，并展示如何應(yīng)用它。什么是 SPI？什么是 SPI？SPI 由 Motorola（現(xiàn)為 NXP Semiconductors 的一部分）于 1985 年左右開發(fā)。它是一種用于短距離、設(shè)備到設(shè)備通信的同步串行接口。從那時起，它已成為許多半導(dǎo)體制造商采用的事實上的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在微處理器和微控制器中。SPI 由 Motorola（現(xiàn)為 NXP Semiconductors 的一部分）于 1985 年左右開發(fā)。它是一種用于短距離、設(shè)備到設(shè)備通信的同步串行接口。從那時起，它已成為許多半導(dǎo)體制造商采用的事實上的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在微處理器和微控制器中。SPI 受歡迎的原因是它的許多優(yōu)點。首先是它是一個簡單的硬件尋址接口，可為傳輸?shù)奈粩?shù)提供完全的靈活性。它使用具有單個主機的主從模型，并且可以使用以高達(dá) 50 MHz 的時鐘速度運行的全雙工通信來處理多個從屬設(shè)備。它不使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，僅傳輸數(shù)據(jù)包，非常適合傳輸長數(shù)據(jù)流。SPI 受歡迎的原因是它的許多優(yōu)點。首先是它是一個簡單的硬件尋址接口，可為傳輸?shù)奈粩?shù)提供完全的靈活性。它使用具有單個主機的主從模型，并且可以使用以高達(dá) 50 MHz 的時鐘速度運行的全雙工通信來處理多個從屬設(shè)備。它不使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，僅傳輸數(shù)據(jù)包，非常適合傳輸長數(shù)據(jù)流。SPI 最多使用四根信號線（圖 1）。主設(shè)備（通常是處理器或控制器）提供并控制時鐘 (SCK) 和片選 (CS) 線。完全多路復(fù)用操作由數(shù)據(jù)線 Master Out Slave In (MOSI) 和 Master In Slave Out (MISO) 處理。在簡單的單主機、單從配置中，片選線可以被取消，CS 輸入到從機強制為使能邏輯狀態(tài)。如果從設(shè)備只能發(fā)送數(shù)據(jù)（半雙工通信），那么也可以取消MOSI線，進一步減少信號計數(shù)。數(shù)據(jù)由時鐘信號輸出，數(shù)據(jù)傳輸類似于移位寄存器，每個時鐘移出一位。SPI 最多使用四根信號線（圖 1）。主設(shè)備（通常是處理器或控制器）提供并控制時鐘 (SCK) 和片選 (CS) 線。完全多路復(fù)用操作由數(shù)據(jù)線 Master Out Slave In (MOSI) 和 Master In Slave Out (MISO) 處理。在簡單的單主機、單從配置中，片選線可以被取消，CS 輸入到從機強制為使能邏輯狀態(tài)。如果從設(shè)備只能發(fā)送數(shù)據(jù)（半雙工通信），那么也可以取消MOSI線，進一步減少信號計數(shù)。