片选

本文详细介绍了单片机中的片选信号概念、作用及其应用,包括存储芯片的片选方式,如线选法、全译码法、部分译码法等。深入探讨了如何通过设置片选信号实现对特定芯片的独立操作,以及不同片选方法的特点和适用场景。

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简介

   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(———)或CS(———)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)。

编辑本段存储芯片的片选

  存储器往往要是由一定数量的芯片构成的。   CPU要实现对存储单元的访问,首先要选择存储芯片,即进行片选;然后再从选中的芯片中依地址 码选择出相应的存储单元,以进行数据的存取,这称为字选。片内的字选是由CPU送出的N条低位地址线完成的,地址线直接接到所有存储芯片的地址输入端,而 存储芯片的片选信号则大多是通过高位地址译码后产生的。   线选法:   线选法就是用除片内寻址外的高位地址线直接分别接至各个存储芯片的片选端,当某地址线信息为0 时,就选中与之对应的存储芯片。这些片选地址线每次寻址时只能有一位有效,不允许同时有多位有效,这样才能保证每次只选中一个芯片。线选法不能充分利用系 统的存储器空间,把地址空间分成了相互隔离的区域,给编程带来了一定困难   全译码法:   全译码法将除片内寻址外的全部高位地址线都作为地址译码器的输入,译码器的输出作为各芯片的片 选信号,将它们分别接到存储芯片的片选端,以实现对存储芯片的选择。全译码法的优点是每片芯片的地址范围是唯一确定的,而且是连续的,也便于扩展,不会产 生地址重叠的存储区,但全译码法对译码电路要求较高   部分译码法:所谓部分译码法即用除片内寻址外的高位地址的一部分来译码产生片选信号,部分译码法会产生地址重叠。

  

### SPI通信中片选信号的工作原理 SPI(Serial Peripheral Interface)协议采用一主多从的架构,在这种架构下,主机通过片选信号(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片选信号拉低(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片选信号线连接到主机。这样,主机可以通过控制不同的片选信号线,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。 #### 片选信号的实现方法 片选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引脚通常用于提供片选信号的功能。每一个从设备都需分配一条单独的GPIO线路作为其片选信号输入端。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,进而驱动片选信号的变化。一般情况下,初始化阶段会设定所有从设备的片选信号处于未中状态(高电平)。而在具体的数据交互前,程序则切换目标从设备的片选信号至活动状态(低电平),完成一次完整的读过程后再恢复原状[^3]。 ```c // 假设使用C语言编简单的逻辑 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,片选信号是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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