其数据手册中的芯片引脚定义如下:
这颗SPI Flash芯片的电路原理图:
它连接到主控芯片侧的SPI接口:
SPI接口非常常见,下面尽量用通俗的语言介绍什么是SPI接口。
SPI(Serial Peripheral Interface)接口,中文叫串行外设接口,是一种很常用的高速、全双工、同步的通信总线。
打个比方,可以把SPI接口想象成一条用来在电子设备里传递信息的“高速公路”,在这条公路上跑的是数据“汽车”。
一、SPI接口的组成
SPI接口一般有4条线:
1. 时钟线(SCK):就像一个指挥家,控制着数据传输的节奏,告诉设备什么时候该发送数据,什么时候该接收数据。
2. 主出从入线(MOSI):如果你的设备是“领导”(主设备),要给其他设备(从设备)发数据,就通过这条线把数据发出去。
3. 主入从出线(MISO):反过来,当从设备要给主设备反馈数据时,就通过这条线把数据传回来。
4. 从设备选择线(SS或CS):主设备通过这条线来选择要和哪个从设备进行通信,就像点名一样,点到哪个从设备,哪个从设备才开始工作。
二、SPI接口协议
SPI协议是基于主从架构的通信协议。在一个SPI系统中,必须有一个主设备,并且可以连接多个从设备。
1、数据传输模式:SPI支持全双工数据传输,即在同一时刻,主设备可以向从设备发送数据,同时从设备也可以向主设备发送数据。这种高效的传输方式大大提高了数据交换的速度。
2、时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA):
时钟极性(CPOL)决定了时钟信号在空闲状态时的电平是高还是低。当CPOL = 0时,时钟信号在空闲状态为低电平;当CPOL = 1时,时钟信号在空闲状态为高电平。
时钟相位(CPHA)决定了数据采样是在时钟的第一个边沿还是第二个边沿。当CPHA = 0时,数据在时钟的第一个边沿采样;当CPHA = 1时,数据在时钟的第二个边沿采样。
通过CPOL和CPHA的不同组合,SPI协议定义了4种不同的工作模式,以适应不同设备的需求。
3、数据传输格式:SPI协议中,数据以字节为单位进行传输。主设备和从设备在进行数据传输前,需要约定好数据的位数(一般为8位)和传输的顺序(高位在前还是低位在前)。在时钟信号的驱动下,数据一位一位地在MOSI和MISO线上进行传输。
三、信号时序
1、当主设备想要和某个从设备通信时,先把对应的从设备选择线(SS或CS)拉低,选中这个从设备。
2、然后主设备开始在时钟线(SCK)上发出时钟脉冲信号。数据的传输是伴随着时钟脉冲进行的,在每个时钟脉冲的上升沿或者下降沿(具体取决于设置的模式),主设备通过MOSI线发送一位数据,同时从设备也会在这个时刻准备接收数据;同样,从设备会通过MISO线发送一位数据给主设备,主设备也在对应的时刻接收。
3、就这样,一位一位地传输,直到把要传输的数据都传完。传完之后,主设备把从设备选择线(SS或CS)拉高,代表这次通信结束,从设备又回到等待“点名”的状态。
四、SPI接口的应用
SPI接口在电子设备中有着广泛的应用。
例如,在传感器领域,许多加速度计、陀螺仪等传感器都采用SPI接口与微控制器进行通信,以便将采集到的数据快速准确地传输给微控制器进行处理。
在存储器方面,一些闪存芯片也使用SPI接口与主设备进行数据交互,实现数据的存储和读取操作。本文开头就是从闪存芯片引申出什么是SPI接口。
希望本文关于SPI接口及其协议的介绍,能让大家对它有更清晰的认识。
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