嵌入式系统低速接口-SPI

继续说SPI，SPI来说就是没有IIC那么固定。它就是设计了一种二进制流的交互方式，所以这也是为什么它那么灵活的原因。它可以在任何两个嵌入式的设备之间交换消息。

(资料图片)

但是话又说回来了，SPI和UART都是串行的，那有啥区别呢？

SPI的优点:

速度快,可达数十Mbps

接口简单,只需要三根线(SCLK、MOSI、MISO)

多设备支持简单,通过CS线选择从机

更好的实时控制能力

支持全双工通信

推挽驱动(跟漏极开路正相反)提供了比较好的信号完整性和较高的速度

比I²C或SMBus吞吐率更高

协议非常灵活支持“位”传输

不仅限于8-bit一个字节的传输

可任意选择的信息大小、内容、以及用途

异常简单的硬件接口：

一般来讲比I²C或SMBus需要的功耗更低，因为需要更少的电路(包括上拉电阻)

没有仲裁机制或相关的失效模式

“从设备”采用的是“主设备”的时钟，不需要精确的晶振

“从设备”不需要一个单独的地址 — 这点不像I²C或GPIB或SCSI

不需要收／发器

在一个IC上只用了4个管脚, 板上走线和布局连接都比并行接口简单很多

每个设备最多只有一个单独的总线信号(片选);其它的都是共享的

信号都是单方向的，非常容易进行电流隔离

对于时钟的速度没有上限，有进一步提高速度的潜力

SPI的缺点:

通信距离短,不适合长距离通信

通常需要额外的片选信号增加从机数量

全双工通信复杂度较高

相比于I²C总线需要更多的管脚, 即便是只用到3根线的情况下

没有寻址机制，在共享的总线连接时需要通过片选信号支持多个设备的访问

在从设备侧没有硬件流控机制(主设备一侧可以通过延迟到下一个时钟沿以降低传输的速率)

从设备无法进行硬件“应答”(主设备传送的信息无法确定传递到哪里，是否传递成功)

一般只支持一个主设备(取决于设备的硬件构成)

没有查错机制

没有一个正式的标准规范，无法验证一致性

相对于RS-232, RS-485, 或CAN-总线，只能近距离传输

存在很多的变种，很难能够找到开发工具（例如主适配卡）支持这所有的变种

SPI不支持热交换(动态地增加一个节点).

如果想使用“中断”，只有通过SPI信号以外的其它信号线，或者采用类似USB1.1或2.0中的周期性查询的欺骗方式

有一些变种比如多路I/O SPI和下面定义的三线串行总线都是半双工的

UART的优点:

只需要两根线(TX、RX),连接简单

可支持较远距离的通信

更简单的全双工通信机制

已经得到广泛应用,资料丰富

UART的缺点:

速率较慢,通常在Mbps量级

单主机与单从机通信,扩展难度大

对时序信号敏感,容易出现误码

不具备同步通信能力

总体来说,SPI更适合需要高速的数据交互和实时控制的场景;而UART更适合简单的远距离串行通信。

SPI偏向大数据流，UART可以长距离的控制。

假如是自己的封装的一个SPI的收发协议呢？

用结构体封装一个这样的东西，别问是啥？就这样

发送

接收

所以大概要实现的功能

在应用层的时候，这样使用

以上这些函数就可以实现，两个MCU之间的自定义协议的通讯。

在数据在处理上面，还有一个小细节，就是SPI和IIC的传感器，有时候里面的data要使用二进制的补码。

就像这样

使用的引脚

遍历需要发送的数据字节数组,一位一位写入MOSI口。同时通过设置SCK为1和0来模拟SPI时钟的上升沿和下降沿。

看眼引脚

串行输出: SCLK : SCK, CLK.

主输出 –> 从输入: MOSI : SIMO, SDI(对于“从”设备), DI, DIN, SI, MTST.

主输入 ←- 从输出: –> MISO : SOMI, SDO (对于“从”设备), DO, DOUT, SO, MRSR.

从选择: SS : nCS, CS, CSB, CSN, EN, nSS, STE, SYNC.

当数据未发送时以及发送完毕后，SCK都是高电平，因此CPOL=1。看最前面。

在SCK第一个沿（下降沿）的时候，MOSI和MISO会发生变化。同时SCK第二个沿（上升沿）的时候，数据是稳定的，此刻采样数据是合适的，也就是上升沿即一个时钟周期的后沿锁存读取数据，即CPHA=1。

让我小小的臭美一下