串行外围设备接口 Serial Peripheral Interface 广州创龙电子科技有限公司 Guangzhou Tronlong Electronic Technology Co., Ltd

01 概述 02 标准 03 架构

01 概述 第 1 部分 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) 串行控制器是计算机串行通信子系统中关键的组件。UART 把数据字节以连续的串行方式传输。 串行传输广泛应用于 Modem 和非网络为基础的通信在计算机终端和其它设备之间。 根据硬件支持的模式 有两种方式的串行传输同步和异步 UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter USART Universal Synchronous-Asynchronous Receiver/Transmitter

SPI简介 SPI是一种高速、全双工、同步的通信总线，在芯片的引脚上一般只占用四根线。 MOSI: 主设备数据输出，从设备数据输入 MISO: 主设备数据输入，从设备数据输出 SCLK : 时钟信号，由主设备产生 CS : 从设备片选信号，由主设备控制 同步是指：发送方发出数据后，等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式。 共享一个时钟 异步是指：发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式。不需要发送时钟 必须提前约定一致的时序参数和特殊位 04 广州创龙电子科技有限公司

主要特点 可以同时发出和接收数据 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 数据传输格式自主配置。 起始位后接收器将检测信号是 1 还是 0 比如每一位以2s时间发送 接收器在1s后检测信号 然后等待2s再检测下一个信号 校验位用于检测简单的错误 但是不能纠正 停止位没有出现 UART 应该丢弃数据 可能原因是收发双方时钟不一致 05 广州创龙电子科技有限公司

三线/四线/五线 五线通信 三线通信 四线通信 06 广州创龙电子科技有限公司 并行通信：通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送 。 串行通信：将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。 06 广州创龙电子科技有限公司

02 标准 第 2 部分

配置SPI的关键点 时钟 时钟频率 时钟极性 时钟相位 片选脚 数据传输格式 08 广州创龙电子科技有限公司

四种工作方式 SPI总线的工作方式有时钟极性（CPOL）和时钟相位(CPHA)决定。 CPOL = 0 ：串行同步时钟的空闲状态为低电平 模式 mode0 1 mode1 mode2 mode3 如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，这时的比特率为：10位×240个/秒 = 2400 bps 波特率和比特率不总是相同的，对于将数字信号1或0直接用两种不同电压表示的所谓基带传输，比特率和波特率是相同的。所以，我们也经常用波特率表示数据的传输速率。 过采样~~~~~ 数字信号有多进制和二进制之分，但码元速率与进制数无关，只与传输的码元长度T有关 波特率最初标准实际通过媒介 从 DTE 到 DCE 的数据位 起始位数据位停止位等 error-correcting modem Modem 移除 起始位 检验位停止位 同步传输 Modem 压缩技术 主设备和从设备的时钟极性和时钟相位应一致。（以从设备的为准） 09 广州创龙电子科技有限公司

传输时序 CPHA = 0 主设备的bit7位什么时候输出？ 从设备的bit7位什么时候输出？ 10 广州创龙电子科技有限公司

传输时序 CPHA = 1 11 广州创龙电子科技有限公司

SPI接口实际上是两个简单的移位寄存器，在主器件产生的使能信号和移位脉冲下,按位传输。 通信过程 SPI接口实际上是两个简单的移位寄存器，在主器件产生的使能信号和移位脉冲下,按位传输。 上升沿发送，下降沿接收。（或下降沿发送，上升沿接收） 在计算机中，所有的数据在存储和运算时都要使用二进制数表示（因为计算机用高电平和低电平分别表示1和0），例如，像a、b、c、d这样的52个字母（包括大写）、以及0、1等数字还有一些常用的符号（例如*、#、@等）在计算机中存储时也要使用二进制数来表示，而具体用哪些二进制数字表示哪个符号，当然每个人都可以约定自己的一套（这就叫编码），而大家如果要想互相通信而不造成混乱，那么大家就必须使用相同的编码规则，于是美国有关的标准化组织就出台了ASCII编码，统一规定了上述常用符号用哪些二进制数来表示。 美国标准信息交换代码是由美国国家标准学会(American National Standard Institute , ANSI )制定的，标准的单字节字符编码方案，用于基于文本的数据。起始于50年代后期，在1967年定案。它最初是美国国家标准，供不同计算机在相互通信时用作共同遵守的西文字符编码标准，它已被国际标准化组织（International Organization for Standardization, ISO）定为国际标准，称为ISO 646标准。适用于所有拉丁文字字母。[1] 12 广州创龙电子科技有限公司

数据交换过程 假设主从机在上升沿发送，下降沿接收。 13 广州创龙电子科技有限公司

03 架构 第 3 部分

SPI结构图 15 广州创龙电子科技有限公司

SPI寄存器 16 广州创龙电子科技有限公司

SPI Data Format Register 0 串口有多种实现标准 SHIFTDIR: 移位的方向 POLARITY: 时钟极性 PHASE: 时钟相位 17 广州创龙电子科技有限公司

SPI 优缺点 优点： 1) 支持全双工操作； 2) 操作简单； 3) 数据传输速率较高，可达几十Mbps。 缺点： 1) 需要占用主机较多的口线（每个从机都需要一根片选线）； 2) 只支持单个主机； 3) 没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。 18 广州创龙电子科技有限公司

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