片选

片选:动词, 单片机学科词汇,可以理解成选片。举个例子,有很多芯片挂在同一总线上(像电脑里很多外设都是挂在总线上),但我们有时候需要对其中特定的某个芯片进行数据、地址或命令的独立传输,此时,我们需要有一个信号来告诉挂在总线上的芯片们,这些数据、地址是传给哪个芯片的。那这样的话,其他芯片就会对这些信号“漠不关心”,而目标芯片就知道这些数据是传给自己的从而做出反应。这个信号就叫做 片选信号CS(chip select)或SS(slave select)。片选这个词即由此而来,指通过设置 跳线,利用与门、或门、非门的组合来决定到底是哪几部分进入工作状态。
片选信号一般是在划分 地址空间时,由逻辑电路产生的。在数字电路设计中,一般开路输入管脚呈现为高电平,因此片选信号绝大多数情况下是一个低电平。
可编程接口芯片都有一个片选开关,通常以CE(Chip Enable)或CS(Chip Select)表示,只有当该输入端处于有效电平,接口芯片才进入电路工作状态,实现数据的输入输出。片选端通常以AO地址 译码器的输出端相连,因此片选也是由指定的AO地址选中该接口芯片,以使其进入电路工作状态的过程。
如图,如果一个从芯片或从设备(slave)的SS管脚处于非激活状态(通常是低电平),那个这个从芯片或从设备就相当于一个聋子,不会对任何外来的输入信号做出反应。而如果其中某一从芯片的SS管脚处于激活状态的话,那它就能听到外来的输入信号,就能做出接收或回应。图中,MISO是从芯片向主芯片传输数据的信道,MOSI是主芯片向从芯片传输数据的信道,SCLK是时钟信道(主芯片->从芯片)。

### SPI通信中信号的工作原理 SPI(Serial Peripheral Interface)协议采用一主多从的架构,在这种架构下,主机通过信号(Chip Select, CS 或 SS)来择与哪个从设备进行通信。当主机需要与某个特定的从设备通信时,会将该从设备对应的信号拉低(通常为低电平有效),从而激活此从设备并使其进入工作状态[^5]。 在实际应用中,如果存在多个从设备,则每个从设备都需要独立的信号线连接到主机。这样,主机可以通过控制不同的信号线,分别与各个从设备建立通信关系。一旦定某一个从设备后,主机生成的时钟信号(SCLK)、数据发送信号(MOSI)以及数据接收信号(MISO)都将仅作用于被中的从设备上。 #### 信号的实现方法 信号的具体实现依赖于硬件设计和软件配置: 1. **硬件层面** 主机上的GPIO引脚通常用于提供信号的功能。每一个从设备都需分配一条单独的GPIO线路作为其信号输入端。例如,若有三个从设备,则主机至少需要三条额外的GPIO引脚来管理这些从设备的操作[^4]。 2. **软件层面** 软件负责设置相应的寄存器以改变指定GPIO的状态,进而驱动信号的变化。一般情况下,初始化阶段会设定所有从设备的信号处于未中状态(高电平)。而在具体的数据交互前,程序则切换目标从设备的信号至活动状态(低电平),完成一次完整的读写过程后再恢复原状[^3]。 ```c // 假设使用C语言编写简单的逻辑 void select_slave(int slave_id) { if(slave_id == 0){ GPIO_SET_LOW(SS_PIN_0); // 将第一个从设备的SS置为低电平 } else if(slave_id == 1){ GPIO_SET_LOW(SS_PIN_1); // 将第二个从设备的SS置为低电平 } } void deselect_all_slaves() { GPIO_SET_HIGH(SS_PIN_0); GPIO_SET_HIGH(SS_PIN_1); } ``` 上述代码段展示了如何利用函数`select_slave()`去激活某一编号下的从设备,并通过调用`deselect_all_slaves()`确保其他不参与当前通讯流程的从设备保持非活跃态。 ### 结论 综上所述,信号是SPI通信机制里不可或缺的一部分,它决定了哪台从设备能够响应主机发起的操作请求。无论是基于硬件还是软件的角度来看待这个问题,都可以发现合理规划策略对于构建稳定高效的SPI网络至关重要。
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