Serial Peripheral Interface
Serial Peripheral Interface (skratka SPI) je synchrónne sériové periférne rozhranie, primárne využívané v rámci vstavaných systémov pre komunikáciu na krátke vzdialenosti medzi riadiacimi mikrokontrolérmi a ostatnými integrovanými obvodmi resp. modulmi (EEPROM, A/D prevodníky, pamäťové karty, displeje, a pod.). Vyvinuté bolo na prelome 70. a 80. rokov 20. storočia spoločnosťou Motorola a v krátkom čase sa stalo de facto štandardom. Obojsmerná full-duplex komunikácia prebieha na spoločnej zbernici, adresácia obvodov je riešená prostredníctvom samostatných vodičov, ktoré zmenou stavu na logickú nulu aktivujú príjem a vysielanie zvoleného zariadenia (vývody SS alebo CS).[1]
Role zariadení na zbernici
- Master
- riadi časovanie prenášaných dát generovaním hodinového signálu
- vyberá, s ktorým zariadením na zbernici bude komunikácia prebiehať pomocou signálu SS – Slave Select (niekedy CS – Chip Select)
- Slave
- prijíma/vysiela podľa hodinového signálu, pokiaľ je aktivovaný pomocou SS/CS
Priebeh komunikácie
- Master nastaví log. 0 na SS zariadenia, s ktorým chce komunikovať.
- Následne začne generovať hodinový signál na SCLK v ktorého takte vyšlú obe zariadenia svoje dáta, pričom MOSI (Master Out, Slave In) vývody zariadení figurujú ako výstup na strane Mastra a vstup na strane Slave a MISO (Master In, Slave Out) naopak ako vstup na strane Mastra a výstup na strane Slave.
- Akonáhle sú dáta odoslané, môže komunikácia buď ďalej pokračovať (Master ďalej dodáva hodinový signál, hodnota SS sa nemení) alebo skončiť (Master prestane generovať hodinový signál a vráti SS na log. 1).
- Dĺžka prenášaných dát je typicky buď 8 bitov (bajt) alebo celočíselný násobok 8 bitov.
Polarita, fáza a frekvencia hodinového signálu
Vzťah medzi hodinovým signálom a dátami sa určuje dvomi konfiguračnými bitmi, ktoré sa v pôvodnej dokumentácii k SPI označujú ako CPOL a CPHA. Túto konvenciu definuje firma Freescale Semiconductor (pôvodne Motorola) v dokumente „SPI Block Guide“.[2]
- CPOL = 0; pokojová úroveň hodinového signálu je log. 0
- CPOL = 1; pokojová úroveň hodinového signálu je log. 1
- CPHA = 0; vysielajúci mení hodnotu pri zostupnej hrane (predošlého cyklu), prijímajúci číta hodnotu pri nábehovej hrane hodinového signálu
- CPHA = 1; vysielajúci mení hodnotu pri nábehovej hrane, prijímajúci číta hodnotu pri zostupnej hrane hodinového signálu
Niektoré logické analyzátory, vývojové nástroje alebo katalógové listy súčiastok používajú namiesto samostatných CPOL a CPHA príznakov číselný režim (Mode) podľa nasledovnej tabuľky:
| Mode | CPOL | CPHA |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 2 | 1 | 0 |
| 3 | 1 | 1 |
Maximálna frekvencia hodinového signálu, určujúca dátovú priepustnosť zbernice, závisí od limitov komunikujúcich obvodov, zvlášť Slave zariadení (Master môže pre komunikáciu s jednotlivými Slave zariadeniami používať rôzne hodinové takty). Limity sú spravidla uvedené v katalógových listoch obvodov a bývajú v praxi v rádoch jednotiek až desiatok MHz, existujú však aj periférie umožňujúce hodinové takty SPI do 100 MHz.[3]
Referencie
- ↑ Introduction to I²C and SPI protocols [online]. byteparadigm.com, [cit. 2020-11-20]. Dostupné online.
- ↑ SPI Block Guide V03.06 [online]. Motorola, 2003, [cit. 2020-11-20]. Dostupné online.
- ↑ LTC2376-20 : 20-Bit, 250ksps, Low Power SAR ADC [online]. Analog Devices, [cit. 2020-11-20]. Kapitola ADC timing characteristics, s. 5. Dostupné online.
Pozri aj
- I²C – konkurenčný štandard spoločnosti Philips
Iné projekty
Commons ponúka multimediálne súbory na tému Serial Peripheral Interface
Externé odkazy
- Externí sériové sběrnice SPI a I²C – článok Pavla Tišňovského na serveri Root.cz (2008)
Zdroj
Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článkov Serial Peripheral Interface na českej Wikipédii a Serial Peripheral Interface na anglickej Wikipédii.