Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
FLASH или EEPROM, энергонезависимые ОЗУ и т. д. В редких случаях
интерфейс SPI используется для обмена данными между несколькими МК
системы.
На рис. 4.23 представлена структурная схема сопряжения МК и двух
периферийных ИС с использованием интерфейса SPI. В рассматриваемом
примере МК является ведущим устройством, он инициирует обмен при передаче
информации между МК и одной из периферийных ИС. Каждая из периферийных ИС
является устройством ведомым. SPI- шина представлена тремя общими линиями
связи (MISO, MOSI, SCK) и двумя линиями выбора ведомого устройства (SS1,
SS2), которые индивидуальны для каждой периферийной ИС:
MOSI - линия передачи данных от ведущего к ведомому (Master Output Slave
Input);
MISO - линия передачи данных от ведомого к ведущему (Master Input Slave
Output);
SCK - линия сигнала стробирования данных; j
SS1 и SS2 - линии сигналов выбора ведомого устройства.
Как видно из рис. 4.23, образованная на основе интерфейса SPI мини-сеть
относится к классу магистрально-радиальных. Линии передачи данных и линия
синхронизации являются примером шинной организации, а линии выбора
ведомого устройства - элемент системы радиального типа. Перед началом
обмена (рис. 4.24) ведущее устройство отмечает одно ведомое устройство, с
которым будет производиться обмен. Для этого на линии выбора устройства
SSi устанавливается низкий активный уровень сигнала. Затем ведущее
устройство последовательно выставляет на линию MOSI восемь бит
информации, сопровождая каждый бит сигналом синхронизации SCK. Ведомое
устройство де-
От ведущего к ведомому
MOSI
От ведомого к ведущему
7/
t Л
MISO
SCK
пппппппп
пппппппп
-> t if
SS
Сеанс обмена
t Н'
Рис. 4.24. Временные диаграммы обмена в стандарте SPI
321
8-РАЗРЯДНЫЕ микроконтроллеры
шифрирует переданный байт информации и определяет, в каком направлении
будет производиться дальнейший обмен. Если ведомое устройство должно
принимать информацию, то ведущее устройство, не снимая сигнала выбора
ведомого SSi, продолжит передачу по линии MOSI. Если ведомое устройство
должно передавать информацию, то оно активизирует линию MISO и в ответ на
каждый импульс синхронизации от ведущего будет выставлять один бит
информации. Длина посылки обмена в общем случае не ограничена, но для
правильной работы модуля SPI должна составлять целое число байтов.
Завершение обмена также инициируется ведущим посредством установки в
неактивное состояние сигнала выбора ведомого SSi.
Для подключения к SPI-шине встроенный контроллер SPI имеет четыре вывода:
MOSI, MISO, SCK, SS. Модули контроллеров SPI фирмы "Motorola" могут
работать как в ведущем, так и в ведомом режимах. Скорость приема и
передачи определяется частотой тактирования межмодульных магистралей МК
fBUS: в ведущем режиме скорость обмена не может превышать fsus/2, в
ведомом режиме максимальная скорость обмена равна /^.Поэтому для МК
семейства НС05 максимальная скорость обмена в ведущем режиме составляет 1
Мбит/с, в ведомом - 2 Мбит/с. Аналогичные показатели для МК семейства
НС08 соответственно 4 и 8 Мбит/с.
При работе встроенного контроллера в ведущем режиме к выводу MOSI
подключается выходная линия данных, а к MISO - входная. При работе в
ведомом режиме выводы меняются ролями. Вывод SCK является выходом, если
контроллер SPI работает в ведущем режиме, и входом, если - в ведомом. В
системах с несколькими ведущими устройствами все выводы SCK соединяются
вместе. То же делается с выводами MOSI и MISO. На время отсутствия связи
буферы выводов встроенного контроллера SPI переводятся в
высокоимпедансное состояние. Последнее позволяет избежать конфликтов на
шине SPI. В противном случае несколько выводов MISO ведомых устройств
одновременно были бы активными, что не позволило бы ведущему устройству
произвести прием достоверной информации.
Вывод SS встроенного контроллера SPI используется в зависимости от того,
в каком режиме работает данное устройство. При работе в ведомом режиме
при подаче высокого уровня сигнала на вход SS устройство игнорирует
сигналы SCK и удерживает вывод MISO в высокоимпедансном состоянии. Если
же в ведомом режиме работы на входе SS установлен низкий логический
уровень, то буферы линий MOSI и SCK разворачиваются на ввод, линия MISO -
на вывод. При работе в ведущем режиме вывод SS может быть использован как
обычная линия вывода. В системах со сложной логикой работы этот вывод
может использоваться как вход сигнала обнаружения ошибки для индикации
состояния шины в случаях, если более чем одно устройство пытается стать
ведущим.
Схема управления контроллера SPI интерфейса позволяет выбрать один из
двух протоколов обмена и полярность импульсов синхронизации SCK. При
работе в ведущем режиме возможно также программно выбрать частоту
импульсов синхронизации.
Два бита регистра управления любого контроллера SPI интерфейса определяют
временную диаграмму обмена по шине SPI:
1) бит СРНА назначает протокол обмена;
2) бит CPOL определяет полярность сигнала синхронизации SCK.
