SPI总线介绍 PPT
SPI协议介绍ppt课件
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内部结构图
SPI总线
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传输模式
根据时钟极性(CPOL)及相位(CPHA)不同可 以组合成4种工作模式：SPI0，SPI1，SP2， SP3.
（1）SPI0：CPOL=0,CPHA=0 （2）SPI1：CPOL=0,CPHA=1 （3）SPI2：CPOL=1,CPHA=0 （4）SPI3：CPOL=1,CPHA=1
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传输模式
• 时钟极性(CPOL)定义了时钟空闲状态电平， 对传输协议没有重大影响。
• CPOL=0：时钟空闲状态为低电平。 • CPOL=1：时钟空闲状态为高电平。
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传输模式
• 时钟相位(CPHA)定义数据的采样时间。 • CPHA=0：在时钟的第一个跳变沿(上升沿或
下降沿)进行数据采样。 • CPHA=1：在时钟的第二个跳变沿(上升沿或
SPI协议应用
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主要内容
• SPI总线介绍 • 传输模式 • 时序分析 • SPI特点总结
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Sபைடு நூலகம்I总线介绍
• SPI接口是Motorola首先提出的全双工三线 同步串行外围接口，采用主从模式架构， 支持多从设备应用，一般只支持单主设备。
• 时钟由主设备控制，数据在时钟脉冲下按 位传输，高位在前。
下降沿)进行数据采样。
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传输模式
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传输模式
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传输模式
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传输模式对比
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时序分析
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特点
• 优点： （1）接口简单，利于硬件设计与实现。 （2）时钟速度快，且没有系统开销。 （3）相对抗干扰能力强，传输稳定。
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特点
缺点： （1）缺乏流控制机制，无论主器件还是从器
SPI总线接口
信号
SPI总线时序
1.2 SPI总线应用
串行口方式0就是一种简化的SPI总线接口 SCLK信号由TxD输出，MOSI/MISO信号由RxD输出或输入 区别
串行数据与串行时钟之间的极性和相位的关系固定) 串行时钟频率固定 MCS-51只工作在主设备方式 MOSI/MISO信号使用同一个引脚 串行数据线上数据位的传输次序与标准SPI相反
;写DS1320 ;选中DS1302 ;写8位寄存器 ;等待写入结束 ;清除TI ;写8位数据 ;等待写入结束 ;清除TI ;结束操作
单片机原理与应用
单片机原理与应用
SPI总线接口
SPI(Serial Peripheral Interface)总线 Motorola公司提出 同步串行外设接口 使用SPI的外围设备种类繁多，应用广泛
1.1 SPI总线结构
一个主设备和一个或多个从设备
SPI总线结构
4条信号线 两条串行数据线MISO(主设备输入、从设备输出)和MOSI(主设
DS1302的CE类似于SPI总线结构中的SS#，也是极性相反
使用串口与DS1302连接
读1302
READ_1302: SETB MOV JNB CLR SETB JNB CLR CLR MOV CLR RET
CE SBUF, A TI, $ TI REN RI, $ RI REN A, SBUF CE
;读DS1320 ;选中DS1302 ;写8位寄存器 ;等待写入结束 ;清除TI ;开始接收8位数据 ;等待接收结束 ;接收结束，清除RI ;停止接收 ;将收到的数据装入A ;结束操作
《串行外设接口SPI》课件
目录
• SPI接口概述 • SPI接口工作原理 • SPI接口硬件设计 • SPI接口软件编程 • SPI接口调试与测试 • SPI接口应用实例
01
SPI接口概述
SPI接口定义
SPI，全称为Serial Peripheral Interface，即串行外设接口，是
被片选的从设备的片选引脚。
04
SPI接口软件编程
SPI接口初始化设置
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初始化流程
介绍SPI接口的初始化步骤，包括时钟配置、模 式选择、数据位宽、从设备选择等。
SPI模式选择
解释SPI的四种工作模式（模式0、模式1、模式2 、模式3）以及如何根据应用需求选择合适的模 式。
数据传输顺序
说明SPI数据传输的顺序，包括MSB（最高位） 和LSB（最低位）的顺序以及如何通过配置进行 更改。
一种同步串行通信协议。
它主要用于微控制器和外设之间 的通信，如EEPROM、ADC、
DAC等。
SPI接口通过四根线实现通信： SCK（串行时钟）、MOSI（主 设备输出/从设备输入）、MISO （主设备输入/从设备输出）和
NSS（片选）。
SPI接口特点
01
02
03
04
高速通信
SPI接口支持高速数据传输， 最高可达几十Mbps。
高速数据传输
SPI接口的数据传输速度较快，可以满足无线通信设备之间实时数据 传输的需求。
THANKS
感谢观看
详细描述
在选择SPI接口芯片时，需要根据实际需求进行评估。例如，如果需要高速通信 ，可以选择具有高速模式的芯片；如果对功耗有严格要求，可以选择低功耗模式 的芯片。此外，还需要考虑芯片的供应商、价格等因素。
SPI总线
SPI总线
综述：SPI(Serial Peripheral interface)：高速同步串行口。
是一种标准的四线同步
双向串行总线。
Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间。
SPI 接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
速率：目前应用中的数据速率可达几Mbps。
通信原理：SPI接口共有4根线：设备选择线SS、时钟线SCLK、串行输出
数据线MISO、传行输入数据线MOSI。
SPI由主机的片选信号SS以低电平选中从机，通过主机控制时钟SCLK同步传输数据。
扩展时只要增加主机的片选信号线如图2所示。
图2
下图为SPI结构图，通过移位寄存器左移输出数据，右移输入数据。
SPI的时序模式：由时钟极性选择位CPOL和时钟相位选择位控制CPHA。
CPOL用于选择空闲状态电平，CPHA选择数据接收端的采样时刻。
具体时序如图3。
图3
SPI接口必须根据具体情况设置匹配的传续时序模式，时序只有匹配，数据传输才能正常进行，如果设置的不匹配，可能导致数据接收方和发送方在同一时钟沿作用，导致数据传输失败。
I2CVSSPI。
SPI基础SPI总线技术基本原理.pptx
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SPI总线介绍
• SPI总线最初有Motorola公司提出，出现在其 68K系列单片机中，由于其简单实用，又不涉及 专利问题，因而很多厂家的IC都支持该接口；
• 目前SPI接口的外设种类很多，如EEPROM、 ADC、DCA、实时时钟、液晶模块、SD卡、无 线通信模块等等；
SPI总线的组成
• SPI是一种全双工3线同步串行通信接口，采用主从通 信模式，支持多slave架构；
• CPOL=0：空闲状态SCLK为低电平； • CPOL=1：空闲状态SCLK为高电平
• 时钟相位选择位：CPHA
• CPHA=0：第一个时钟边沿进行数据采样 • CPHA=1：第二个时钟边沿进行数据采样
SPI总线的多机通信
SPI通信的特点
• SPI为环形通信方式，接收、发送同时进行， 接收、发送使用同一个函数；只是函数调用 者关注的焦点不同；
• 同步时钟由主机产生，在时钟移位脉冲下，数据按 位传输MOSI、MISO、 SCLK、/SS；
SPI信号线介绍
• 从设备选择线/SS：有Master设备控制，用于选择(激活)某个SPI从设备，低 电平有效；只有当/SS为低时，相应的SPI设备才处于工作状态；
的MOSI相连，双方的MISO也应该接在一起，这一点和UART不同；
SPI信号线介绍
• 当然有些厂家(例如MicroChip公司)是按照SDI和SDO的方式命名 的，是站在器件的角度命名，这种情况下一方的SDI要接另一方 的SDO，反之亦然；
SPI通信时序模式
• SPI总线共有四种时序模式： • 极性选择位：CPOL
• 同步时钟信号SCLK：用于同步主从设备的数据传输，由Master设备控制， 主/从设备按照SCLK的步调发送或者接收数据；
SPI总线介绍PPT课件
写保护寄存器
命令字
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
8EH或8FH
WP 0 0 0 ,0 0 0 0
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RAM单元 0单元 1单元 2单元
3 4 ........ 31单元
命令字 C0H或C1H C2H或C3H C4H或C5H C6H或C7H. C8H或C9H. .............. FCH或FDH
寻址： MOSI：When master, out line; when slave, in line MISO：When master, in line; when slave, out line
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SPI从机的内部结构
SPI接口实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产 生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。 上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿发送）
•
MOV A,#00H
•
MOV @R0,A
•
SETB SCLK
•
NOP
• LOOP2: CLR SCLK;下降沿输出
•
MOV A,@R0
•
MOV C,I/O
•
RRC A
•
MOV @R0,A
•
SETB SCLK
•
DJNE R1,LOOP2
•
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RET
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多字节读模式
将时钟日历寄存器的秒、分、时、日、星期、月、年以及写保护寄存器的内容分别存入单片机的6FH～ 68H单元
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SPI从机的内部结构 • SPI从机从主机获得时钟和片选信号，因此cs和sclk都
SPI总线
SPI - Serial Peripheral Interface同步串行外设接口(S PI)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EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行串行同步通讯协议，由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。
总线协议该总线通信基于主-从(所有的串行的总线均是这样，USB，IIC，SPI等)配置，而且下面提到的方向性的操作合指代全部从主设备的角度说得。
它有以下4个信号：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(好像也可以是IO上的电平的模拟时钟)，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。
CPOL和CPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。
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。
SPI总线详细解析
SPI总线详细解析关键字：SPI串行通讯主从时钟一.SPI总线简介串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。
SPI用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
它只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯，这四条线是：串行时钟线（CSK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）、低电平有效从机选择线CS。
当SPI工作时，在移位寄存器中的数据逐位从输出引脚（MOSI）输出（高位在前），同时从输入引脚（MISO）接收的数据逐位移到移位寄存器（高位在前）。
发送一个字节后，从另一个外围器件接收的字节数据进入移位寄存器中。
即完成一个字节数据传输的实质是两个器件寄存器内容的交换。
主SPI的时钟信号（SCK）使传输同步。
其典型系统框图如下图所示。
二.SPI总线主要特点·全双工;·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。
三.SPI总线工作方式SPI总线有四种工作方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式(实线表示):四种工作方式时序分别为：时序详解：CPOL：时钟极性选择，为0时SPI总线空闲为低电平，为1时SPI总线空闲为高电平CPHA：时钟相位选择，为0时在SCK第一个跳变沿采样，为1时在SCK第二个跳变沿采样工作方式1：当CPHA=0、CPOL=0时SPI总线工作在方式1。
MISO引脚上的数据在第一个SPSCK沿跳变之前已经上线了，而为了保证正确传输，MOSI引脚的MSB位必须与SPSCK的第一个边沿同步，在SPI传输过程中，首先将数据上线，然后在同步时钟信号的上升沿时，SPI的接收方捕捉位信号，在时钟信号的一个周期结束时(下降沿)，下一位数据信号上线，再重复上述过程，直到一个字节的8位信号传输结束。
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DS1302的工作原理
单片机开始数据传送时，必须将DS1302的/RST置高，且把 包含有地址和命令信息的8位数据发送给DS1302.
数据在SCLK的上升沿入，下降沿串行出；
单片机对DS1302的读/写是命令字来初始化的。命令字格式：
命令字节的D7必须为1，若D7=0,写保护； D6=0,表示存取日历时钟数据；D6=1,表示存取RAM数据. D5~D1指示操作单元的地址； D0=0,表示写；D0=1,表示读；
实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数； 用于高速数据暂存的31×8 RAM； 简单的SPI三线串口； /RST引脚：复位兼片选，读/写操作时必须为高电平。
大家好
单片机与DS1302的接口
大家好
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
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DS1302的内部结构
多字节写操作：单片机通过8个sclk下降沿传送命令字 节后，在接下来的8个sclk时钟的下降沿传送一字节数 据,以次类推。
多字节读操作：：单片机通过8个sclk下降沿传送命令 字节后，在紧接着的的8个sclk时钟的下降沿DS1302 传送一字节数据,以次类推。
大家好
特殊寄存器
在DS1302的时钟日历或RAM进行数据传送时，DS1302必须首先发送 命令字节。若进行单字节传送，8位命令字节传送结束之后，在下8个 SCLK周期的下降沿输出数据字节。
SCLK – 用来为数据通信提供同步时钟信号，由主设备产生
CS
– 从设备使能信号，由主设备控制
SPI接口是全双工、同步、串口、单主机。
大家好
SPI从机的内部结构
SPI从机从主机获得时钟和片选信号，因此cs和sclk都是输 入信号。
SPI接口在内部硬件实际上是个简单的移位寄存器,传输的数 据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位 传输,高位在前,低位在后。
如果只是进行写操作，主机只需忽略收到的字节；反过来，如果主机要读取外设的 一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。
大家好
SPI总线 SPI总线添加从器件：每个从器件需要一个单独的从选择信号。
总信号数最终为 n+3 个，其中 n 是总线上从器件的数量。在 SPI 总线上添加新的从器件也不方便。对于额外添加的每个从 器件，都需要一条新的从器件选择线
DS1302与RAM相关的寄存器分为两类:一类是单个RAM单元，共31个， 每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇 数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM寄存器，在 此方式下可一次性读、写所有的RAM的31个字节。命令字为BEH和 BFH
写保护寄存器：
大家好
大家好
SPI从机的内部结构
SPI接口实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产 生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。 上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿发送）
D7
D0
.
.
.
.
.
.
.
.
D0
D7
大家好
SPI总线
SPI总线在一次数据传输过程中，接口上只能有一个主机和一个从机能够通 信。并且，主机总是向从机发送一个字节数据，而从机也总是向主机发送一 个字节数据。
SPI总线
SPI总线是串行外围设备接口,是一种高速的，全双工，同步的 通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线.
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，通常有一个主设备 和一个或多个从设备，需要至少4根线。
SDO – 主设备数据输出，从设备数据输入
SDI – 主设备数据输入，从设备数据输出
单字节读操作：单字节读操作每次需16个时钟，地址字节在前8个时钟周期的上 升沿输入，而数据字节在后8个时钟周期的下降沿输出。.DS1302输出的第一位 数据是在命令字节最后一位的第一个下降沿处，如果有更多的sclk周期， DS1302将重新发送数据字节。
大家好
多字节操作
多字节操作：每次对DS1302的写入或读出都由命令字 节引导，然后对时钟寄存器的7个寄存器或31个RAM 依次按顺序写入/读出。
大家好
SPI总线
如果一个SPI从机没有被选中，他的数据输出端SDO将处于高 阻状态，从而与当前处于激活状态的隔离开。
寻址： MOSI：When master, out line; when slave, in line MISO：When master, in line; when slave, out line
大家好
程序举例：初始化日历寄存器
大家好
单片机写一字节到DS1302：上升沿入，下降沿出
WBYTE:(单片机将A中数据发送给DS1302)
R1,#08H
SETB SCLK
NOP
LOOP1: CLR SCLK
RRC A;低位在前
MOV I/O,C；先把数据准备好，再上升沿
SETB SCLK；上升沿入到DS1302
大家好
DS1302的寄存器
大家好
大家好
数据在SCLK的上升沿入，下降沿串行出；
单字节操作：每次对DS1302的写入或读出都由命令字节引导，每次只传送1字 节数据。
单字节写操作：单片机通过8个sclk下降沿传送写命令字节后，在接下来的8个 sclk时钟的下降沿传送一字节数据。如果有更多的sclk周期，DS1302将会忽略。
大家好
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。
一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机 要发送命令过去，然后从机根据主机的命令准备数据，主机 在下一个8位时钟周期才把数据读回来。
大家好
SPI总线的硬件接口电路
大家好
SPI接口的串行时钟芯片DS1302
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， 当SPI接口上有多个SPI接口的单片机时，应区别其主从地位，在某一时刻
只能由一个单片机为主器件。 从器件只能在主机发命令时,才能接收或向主机传送数据。 其数据的传输格式是高位（MSB）在前，低位(LSB）在 SPI接口的一个缺点：没有应答机制确认是否接收到数据。