SPI协议时序及时序图浅析Word文档下载推荐.docx
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8
0全双工通讯,一次传2个字节
这样就完成了两个寄存器8位的交换,上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿,sdi、sdo相对于主机而言的。
根据以上分析,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名准备数据,主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。
SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口,同步串行3线方式进行通信:
一条时钟线SCK,一条数据输入线MOSI,一条数据输出线MISO;
用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
SPI主要特点有:
可以同时发出和接收串行数据;
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。
SPI总线有四种工作方式(SP0,SP1,SP2,SP3),其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式。
SPI模块为了和外设进行数据交换,根据外设工作要求,其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置,时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。
如果CPOL=0,串行同步时钟的空闲状态为低电平;
如果CPOL=1,串行同步时钟的空闲状态为高电平。
时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。
如果CPHA=0,在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样;
如果CPHA=1,在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。
SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。
SPI时序图详解-SPI接口在模式0下输出第一位数据的时刻
SPI接口在模式0下输出第一位数据的时刻
SPI接口有四种不同的数据传输时序,取决于CPOL和CPHL这两位的组合。
图1中表现了这四种时序,
时序与CPOL、CPHL的关系也可以从图中看出。
图1
CPOL是用来决定SCK时钟信号空闲时的电平,CPOL=0,空闲电平为低电平,CPOL=1时,
空闲电平为高电平。
CPHA是用来决定采样时刻的,CPHA=0,在每个周期的第一个时钟沿采样,
CPHA=1,在每个周期的第二个时钟沿采样。
由于我使用的器件工作在模式0这种时序(CPOL=0,CPHA=0),所以将图1简化为图2,
只关注模式0的时序。
图2
我们来关注SCK的第一个时钟周期,在时钟的前沿采样数据(上升沿,第一个时钟沿),
在时钟的后沿输出数据(下降沿,第二个时钟沿)。
首先来看主器件,主器件的输出口(MOSI)输出的数据bit1,
在时钟的前沿被从器件采样,那主器件是在何时刻输出bit1的呢?
bit1的输出时刻实际上在SCK信号有效以前,
比SCK的上升沿还要早半个时钟周期。
bit1的输出时刻与SSEL信号没有关系。
再来看从器件,
主器件的输入口MISO同样是在时钟的前沿采样从器件输出的bit1的,那从器件又是在何时刻输出bit1的呢。
从器件是在SSEL信号有效后,立即输出bit1,尽管此时SCK信号还没有起效。
关于上面的主器件
和从器件输出bit1位的时刻,可以从图3、4中得到验证。
图3
注意图3中,CS信号有效后(低电平有效,注意CS下降沿后发生的情况),故意用延时程序
延时了一段时间,之后再向数据寄存器写入了要发送的数据,来观察主器件输出bit1的情况(MOSI)。
可以看出,bit1(值为1)是在SCK信号有效之前的半个时钟周期的时刻开始输出的(与CS信号无关),
到了SCK的第一个时钟周期的上升沿正好被从器件采样。
图4
图4中,注意看CS和MISO信号。
我们可以看出,CS信号有效后,从器件立刻输出了bit1(值为1)。
通常我们进行的spi操作都是16位的。
图5记录了第一个字节和第二个字节间的相互衔接的过程。
第一个字节的最后一位在SCK的上升沿被采样,随后的SCK下降沿,从器件就输出了第二个字节的第一位。
SPI总线协议介绍(接口定义,传输时序)
一、技术性能
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(MasterSlave)架构;
支持多slave模式应用,一般仅支持单Master。
时钟由Master控制,在时钟移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,低位在后(MSBfirst);
SPI接口有2根单向数据线,为全双工通信,目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。
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二、接口定义
SPI接口共有4根信号线,分别是:
设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。
(1)MOSI:
主器件数据输出,从器件数据输入
(2)MISO:
主器件数据输入,从器件数据输出
(3)SCLK:
时钟信号,由主器件产生
(4)/SS:
从器件使能信号,由主器件控制
三、内部结构
四、传输时序
SPI接口在内部硬件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。
如下图所示,在SCLK的下降沿上数据改变,上升沿一位数据被存入移位寄存器。
SPI接口没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。
二、SPI总线协议及SPI时序图详解:
sdo
三、时序图浅析
其实显而易,见也就是背光和字体的颜色不一样罢,不过老实说,蓝色背光的1602看上去显得确实比较亮,也许是人眼视觉的关系。
接下来进入LCD1602使用的重点:
操作时序。
操作时序永远使用是任何一片IC芯片的最主要的内容。
一个芯片的所有使用细节都会在它的官方器件手册上包含。
所以使用一个器件事情,要充分做好的第一件事就是要把它的器件手册上有用的内容提取,掌握。
介于中国目前的芯片设计能力有限,所以大部分的器件都是外国几个IC巨头比如TI、AT、MAXIM这些公司生产的,器件资料自然也是英文的多,所以,英文的基础要在阅读这些数据手册时得到提高哦。
即便有中文翻译版本,还是建议看英文原版,看不懂时不妨再参考中文版,这样比较利于提高。
我们首先来看1602的引脚定义,1602的引脚是很整齐的SIP单列直插封装,所以器件手册只给出了引脚的功能数据表:
3.jpg(56.37KB)
2010-3-1510:
35
我们只需要关注以下几个管脚:
3脚:
VL,液晶显示偏压信号,用于调整LCD1602的显示对比度,一般会外接电位器用以调整偏压信号,注意此脚电压为0时可以得到最强的对比度。
4脚:
RS,数据/命令选择端,当此脚为高电平时,可以对1602进行数据字节的传输操作,而为电平时,则是进行命令字节的传输操作。
命令字节,即是用来对LCD1602的一些工作方式作设置的字节;
数据字节,即使用以在1602上显示的字节。
值得一提的是,LCD1602的数据是8位的。
5脚:
R/W,读写选择端。
当此脚为高电平可对LCD1602进行读数据操作,反之进行写数据操作。
笔者认为,此脚其实用处不大,直接接地永久置为低电平也不会影响其正常工作。
但是尚未经过复杂系统验证,保留此意见。
6脚:
E,使能信号,其实是LCD1602的数据控制时钟信号,利用该信号的上升沿实现对LCD1602的数据传输。
7~14脚:
8位并行数据口,使得对LCD1602的数据读写大为方便。
现在来看LCD1602的操作时序:
4.jpg(46.5KB)
在此,我们可以先不读出它的数据的状态或者数据本身。
所以只需要看两个写时序:
①当我们要写指令字,设置LCD1602的工作方式时:
需要把RS置为低电平,RW置为低电平,然后将数据送到数据口D0~D7,最后E引脚一个高脉冲将数据写入。
②当我们要写入数据字,在1602上实现显示时:
需要把RS置为高电平,RW置为低电平,然后将数据送到数据口D0~D7,最后E引脚一个高脉冲将数据写入。
发现了么,写指令和写数据,差别仅仅在于RS的电平不一样而已。
以下是LCD1602的时序图:
5.jpg(52.47KB)
大家要慢慢学会看时序图,要知道操作一个器件的精华便蕴藏在其中,看懂看准了时序,你操控这个芯片就是非常容易的事了。
1602的时序是我见过的一个最简单的时序:
1、注意时间轴,如果没有标明(其实大部分也都是不标明的),那么从左往右的方向为时间正向轴,即时间在增长。
2、上图框出并注明了看懂此图的一些常识:
(1).时序图最左边一般是某一根引脚的标识,表示此行图线体现
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- SPI 协议 时序 浅析