Giới thiệu về giao tiếp SPI

SPI là một giao thức tiếp xúc phổ cập được sử dụng bởi nhiều thiết bị khác nhau. Ví dụ, module thẻ SD, module đầu đọc thẻ RFID và bộ phát / thu không dây 2,4 GHz đều sử dụng SPI để tiếp xúc với vi điều khiển và tinh chỉnh .

Lợi ích duy nhất của SPI là tài liệu hoàn toàn có thể được truyền mà không bị gián đoạn. Bất kỳ số lượng bit nào cũng hoàn toàn có thể được gửi hoặc nhận trong một luồng liên tục. Với I2C và UART, tài liệu được gửi dưới dạng gói, số lượng giới hạn ở 1 số ít bit đơn cử. Điều kiện mở màn và dừng xác lập điểm mở màn và kết thúc của mỗi gói, do đó tài liệu bị gián đoạn trong quy trình truyền .

Các thiết bị tiếp xúc qua SPI có quan hệ master – slave. Master là thiết bị tinh chỉnh và điều khiển ( thường là vi tinh chỉnh và điều khiển ), còn slave ( thường là cảm ứng, màn hình hiển thị hoặc chip nhớ ) nhận lệnh từ master. Cấu hình đơn thuần nhất của SPI là mạng lưới hệ thống một slave, một master duy nhất, nhưng một master hoàn toàn có thể tinh chỉnh và điều khiển nhiều hơn một slave .

MOSI ( đầu ra master / đầu vào slave ) – đường truyền cho master gửi tài liệu đến slave .

MISO ( nguồn vào master / đầu ra slave ) – đường cho slave gửi tài liệu đến master .

SCLK ( clock ) – đường cho tín hiệu xung nhịp .

SS / CS ( Slave Select / Chip Select ) – đường cho master chọn slave nào để gởi tín hiệu .

Cách hoạt động cuả SPI

Xung nhịp
Tín hiệu xung nhịp đồng nhất hóa đầu ra của những bit tài liệu từ master để lấy mẫu những bit của slave. Một bit tài liệu được truyền trong mỗi chu kỳ luân hồi xung nhịp, do đó vận tốc truyền tài liệu được xác lập bởi tần số của tín hiệu xung nhịp. Giao tiếp SPI được khởi tạo bởi master kể từ khi master thông số kỹ thuật và tạo ra tín hiệu xung nhịp .

Bất kỳ giao thức tiếp xúc nào mà những thiết bị san sẻ tín hiệu xung nhịp thì đều được gọi là đồng nhất. SPI là một giao thức tiếp xúc đồng nhất. Ngoài ra còn có những phương pháp không đồng nhất không sử dụng tín hiệu xung nhịp. Ví dụ, trong tiếp xúc UART, cả hai bên đều được đặt thành vận tốc truyền được thông số kỹ thuật sẵn để chỉ ra vận tốc và thời hạn truyền tài liệu .

Tín hiệu xung nhịp trong SPI hoàn toàn có thể được sửa bằng cách sử dụng những thuộc tính của phân cực xung nhịp và pha xung nhịp. Hai thuộc tính này thao tác cùng nhau để xác lập khi nào những bit được xuất ra và khi được lấy mẫu. Phân cực xung nhịp hoàn toàn có thể được thiết lập bởi master để cho phép những bit được xuất ra và lấy mẫu trên cạnh lên hoặc xuống của chu kỳ luân hồi xung nhịp. Pha xung nhịp hoàn toàn có thể được đặt để đầu ra và lấy mẫu xảy ra trên cạnh tiên phong hoặc cạnh thứ hai của chu kỳ luân hồi xung nhịp, bất kể nó đang tăng hay giảm .

Slave Select
Master hoàn toàn có thể chọn slave mà nó muốn tiếp xúc bằng cách đặt đường CS / SS của slave ở mức điện áp thấp. Ở trạng thái idle, không truyền tải, dòng slave select được giữ ở mức điện áp cao. Nhiều chân CS / SS hoàn toàn có thể có sẵn trên thiết bị master được cho phép đấu dây song song nhiều slave. Nếu chỉ có một chân CS / SS, nhiều slave hoàn toàn có thể được liên kết với master bằng cách nối chuỗi .

Nhiều slaveSPI hoàn toàn có thể thiết lập để hoạt động giải trí với một master và một slave duy nhất, và nó hoàn toàn có thể được thiết lập với nhiều slave do một master duy nhất tinh chỉnh và điều khiển. Có hai cách để liên kết nhiều slave với master. Nếu master có nhiều chân slave select, những slave hoàn toàn có thể được nối dây song song như thế này :

Nếu chỉ có một chân slave select, các slave có thể được nối chuỗi như sau:

MOSI và MISO
Master gửi tài liệu đến slave từng bit, tiếp nối đuôi nhau qua đường MOSI. Slave nhận tài liệu được gửi từ master tại chân MOSI. Dữ liệu được gửi từ master đến slave thường được gửi với bit quan trọng nhất trước .

Slave cũng hoàn toàn có thể gửi tài liệu trở lại master trải qua đường MISO tiếp nối đuôi nhau. Dữ liệu được gửi từ slave trở lại master thường được gửi với bit ít quan trọng nhất trước .

Các bước truyền dữ liệu SPI

1. Master ra tín hiệu xung nhịp .

2. Master chuyển chân SS / CS sang trạng thái điện áp thấp, điều này sẽ kích hoạt slave .

3. Master gửi tài liệu từng bit một tới slave dọc theo đường MOSI. Slave đọc những bit khi nó nhận được .

4. Nếu cần phản hồi, slave sẽ trả lại tài liệu từng bit một cho master dọc theo đường MISO. Master đọc những bit khi nó nhận được .

Ưu và nhược điểm của SPI

Có một số ít ưu và điểm yếu kém khi sử dụng SPI và nếu được lựa chọn giữa những giao thức tiếp xúc khác nhau, bạn nên biết khi nào sử dụng SPI theo nhu yếu của dự án Bất Động Sản :

Ưu điểm
Không có bit mở màn và dừng, thế cho nên tài liệu hoàn toàn có thể được truyền liên tục mà không bị gián đoạn
Không có mạng lưới hệ thống định địa chỉ slave phức tạp như I2C
Tốc độ truyền tài liệu cao hơn I2C ( nhanh gần gấp đôi )
Các đường MISO và MOSI riêng không liên quan gì đến nhau, vì thế tài liệu hoàn toàn có thể được gửi và nhận cùng một lúc

Nhược điểm

Sử dụng bốn dây (I2C và UART sử dụng hai)

Không xác nhận tài liệu đã được nhận thành công xuất sắc ( I2C có điều này )
Không có hình thức kiểm tra lỗi như bit chẵn lẻ trong UART
Chỉ được cho phép một master duy nhất