一 什么是SPI接口?
SPI是一种高速、高效率的串行接口技术。通常由一个主模块和一个或多个从模块组成,主模块选择一个从模块进行同步通信,从而完成数据的交换。SPI是一个环形结构,通信时需要至少4根线(事实上在单向传输时3根线也可以)
。SPI的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,需要至少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。也是所有基于SPI的设备共有的,它们是MISO(主设备数据输入)、MOSI(主设备数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
(1)MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入,从设备数据输出;
(2)MOSI– Master Output Slave Input,主设备数据输出,从设备数据输入;
(3)SCLK – Serial Clock,时钟信号,由主设备产生;
(4)CS – Chip Select,从设备使能信号,由主设备控制。
其中,CS是从芯片是否被主芯片选中的控制信号,也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时(高电位或低电位),主芯片对此从芯片的操作才有效。这就使在同一条总线上连接多个SPI设备成为可能。
接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的,这里先要知道SPI是串行通讯协议,也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因,由SCLK提供时钟脉冲,SDI,SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线,数据在时钟上升沿或下降沿时改变,在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输,输入也使用同样原理。因此,至少需要8次时钟信号的改变(上沿和下沿为一次),才能完成8位数据的传输。
SCLK信号线只由主设备控制,从设备不能控制信号线。同样,在一个基于SPI的设备中,至少有一个主控设备。这样传输的特点:这样的传输方式有一个优点,与普通的串行通讯不同,普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据,而SPI允许数据一位一位的传送,甚至允许暂停,因为SCLK时钟线由主控设备控制,当没有时钟跳变时,从设备不采集或传送数据。也就是说,主设备通过对SCLK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议:因为SPI的数据输入和输出线独立,所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同,主要是数据改变和采集的时间不同,在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义,具体请参考相关器件的文档。
最后,SPI接口的一个缺点:没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。
二 硬件接口
ESP8266对SPI支持的特别好,可以支持HSPI,也就是高速SPI,最高速率可达80M。这个数据,直接碾压stm32 f407了。
它占用的pin脚如下所示:
这里面有6个管教,其实,正常使用的时候,一般需要前4个即可工作,单向的话三个就行了。
三 工作流程
根据官方提供的例子,我分析了一下他们的工作流程:具工作流程如下所示:
A 首先SPI的硬件相关接口配置:
spi_init
B 其次,是SPI的传输控制配置,这里的配置主要是地址位和cmd
函数:
spi_trans(HSPI_HOST, trans);
C 数据读写:这里的数据读写使用了两个线程,保证两个互不干扰,非常的nice.
// create spi_slave_write_master_task xTaskCreate(spi_slave_write_master_task, "spi_slave_write_master_task", 2048, NULL, 10, NULL); // create spi_slave_read_master_task xTaskCreate(spi_slave_read_master_task, "spi_slave_read_master_task", 2048, NULL, 10, NULL);
我这个是以slave模式为例子的,master的配置要稍微复杂一些。有兴趣的同学可以做一下分析。