【F28335】第16章 串行外设接口SPI

目前接触过的SPI接口，连接的外设有FLASH和EEPROM。
存储芯片有支持不同总线访问的类型。

简述

• SPI = Serial Peripheral Interface
• 在开发F28335时，有时候可能需要扩展一些外围设备，例如，觉得F28335内部12位的ADC精度不够，想要外扩一个串行高精度的ADC，或者向外扩EEPROM、LCD显示驱动器、网络控制器、DAC等，就需要用到F28335的串行外围设备接口SPI。
• SPI是一种高速的同步串行输入/输出接口，允许1~16位的数据流在设备与设备间进行交换。
• 通常用于DSP与外围设备或者DSP与其他控制器之间进行通信。
• 本章介绍以下内容：
  • 介绍SPI接口通用的一些基本知识。
  • 详细介绍F28335内部SPI的结构、特点、中断、工作方式等内容。

16.1 SPI模块的通用知识

• SPI是同步通信，SCI是异步通信。

  • 同步通信：通信双方的设备必须拥有相同的时钟脉冲，以相同的频率进行数据传输。
  • 异步通信：通信双方的设备拥有独立的时钟脉冲，可以独自进行数据传输，就像两个人在散步，各走各的。

• SPI接口一般使用4根线。当然并不是所有的SPI接口都采用四线制，有的SPI接口带有中断信号线INT，而有的SPI接口没有主机输出/从机输入线MOSI。

• F28335中的SPI采用四根线的方式。

  线路名称	线路作用
  SCK	串行时钟线
  MISO	主机输入/从机输出线
  MOSI	从机输入/主机输出线
  CS	低电平有效的从机选择线

• SPI的通信原理：
  

  • SPI以主从方式进行工作，这种模式的通信系统中通常有一个主设备，多个从设备。CS信号用来控制从机的芯片是否被选中。从机只有通过CS信号被选中之后，对此从机的操作才会有效。
  • 片选信号的存在，使得同一总线上可以挂载多个SPI设备。
  • 当从机被选中，和主机建立连接后，接下来起作用的就是负责通信的3根线。
  • SPI采用串行通信协议，即通信时数据是一位一位进行传输的。
  • 传输时，由SCK时钟信号提供时钟脉冲，当M1给S1发送数据时，数据在时钟脉冲的上升沿或者下降沿通过M1的MOSI引脚发送，在紧接着的下降沿或者上升沿通过S1的MOSI引脚接收。
  • SCK信号只由主设备控制，从设备不能控制时钟信号线。
  • 在一个SPI通信系统中，必须有一个主控设备，其向整个SPI系统提供时钟信号，系统内所有的设备都基于这个时钟脉冲进行数据的接收和发送，所有SPI是同步串行通信接口。
  • 在点对点的通信中，SPI接口不需要寻址操作，且为全双工通信，因此显得高效简单。
  • 在多个从设备的系统中，每个设备都需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统稍微复杂一些。
  • SPI是环形总线结构，在SCK时钟信号的控制下，两个双向移位寄存器SPIDAT进行数据交换。
    
  • 假如主机M1与从机S1进行通信，主机的8位寄存器SPIDAT1内的数据是10101010，而从机的8位寄存器SPIDAT2内的数据是01010101，在时钟脉冲上升沿的时候发送数据，在下降沿的时候接收数据，最高位的数据先发送，主机和从机之间进行全双工通信，即两个SPI接口同时接收发送数据。
  • SPIDAT移位寄存器总是将高位的数据移出，接着将剩余的数据分别左移一位，然后将接收到的数据移入其最低位。
  • 如图16-3所示，当时钟脉冲第一个上升沿来的时候，SPIDAT1将最高位1移出，并将剩余所有的数据左移一位，这时主机的MOSI引脚为高电平1，而SPIDAT2将最高位0移出，并将剩余所有的数据左移一位，这时从机的MOSI引脚为低电平0。然后，当时钟脉冲下降沿来的时候，SPIDAT1将锁存主机MISO引脚上的电平，也就是从机发出的低电平0，并将数据0移入其最低位，同样，SPIDAT2将锁存从机MISO引脚上的电平，也就是主机发出的高电平1