Микропроцессорные устройства

 
3.2 Последовательный периферийный интерфейс SPI 
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Последовательный 
высокоскоростной 
периферийный 
трехпроводный интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) пред-
назначен для организации обмена данными между двумя устрой-
ствами. 
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Самый быстрый последовательный встроенный интерфейс из имеющихся 
в микроконтроллере. Обычно применяется для связи внутри изделия: карты па-
мяти SD, микросхемы памяти FLASH-ПЗУ, внешние АЦП/ЦАП, встроенные 
видеокамеры, другие микроконтроллеры, расположенные рядом.
Высокая скорость работы компенсируется небольшим расстоянием рабо-
ты и меньшей помехозащищенностью в сравнении с UART, I2C и TWI. 
Выводы SPI выведены на конкретные отдельные ножки микроконтролле-
ра, которые переназначить на другие порты («пины») в программе нельзя.
Через интерфейс SPI может осуществляться программирование микро-
контроллера. 
Стандарт SPI (Serial Peripheral Interface) предложен фирмой Motorola. И, 
конечно, он реализован в большинстве моделей микроконтроллеров Motorola, 
но он также содержится и во многих микроконтроллерах других производите-
лей. Стандарт SPI предназначен для связи МК с периферийными устройствами 

---

34 
МП системы. Наиболее часто эти устройства расположены на одной плате с 
МК, реже – это вынесенные пульты управления, индикаторные панели и т. п. 
На рисунке 3.6 представлена структурная схема сопряжения МК и двух 
периферийных ИС с использованием интерфейса SPI. Образованная на основе 
интерфейса SPI мини-сеть относится к классу магистрально-радиальных. В рас-
сматриваемом примере МК является ведущим устройством, он инициирует об-
мен при передаче информации между МК и одной из периферийных ИС. Каж-
дая из периферийных ИС является устройством ведомым. SPI-шина представ-
лена тремя общими линиями связи (MISO, MOSI, SCK) и линией выбора ведо-
мого устройства (SS): 

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 (синхроимпульсы); 

SS – линия сигналов выбора ведомого устройства. 
Рис. 3.6 – Стандарт SPI. Сопряжение приемника и передатчика 
Для ведущего (master) MOSI, SCL, SS настроены на выход, MISO – на 
вход. 
Для ведомого (slave) MOSI, SCL, SS настроены на выход, MISO – на вы-
ход. 
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Соединение устройств прямое. MISO 

MISO, MOSI 


MOSI. 
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

---

35 
Линии передачи данных и линия синхронизации являются примером 
шинной организации, а линии выбора ведомого устройства – элемент системы 
радиального типа. Скорость приема и передачи определяется частотой тактиро-
вания межмодульных магистралей МК fBUS: в ведущем режиме скорость об-
мена не может превышать fBUS/2, в ведомом режиме максимальная скорость 
обмена равна fBUS. На время отсутствия связи буферы выводов встроенного 
контроллера SPI переводятся в высокоимпедансное состояние. Последнее поз-
воляет избежать конфликтов на шине SPI. В противном случае несколько выво-
дов MISO ведомых устройств одновременно были бы активными, что не позво-
лило бы ведущему устройству произвести прием достоверной информации. 
Стандарт SPI определяет четыре режима передачи (рис. 3.7), которые ос-
нованы на комбинации «полярности» тактового сигнала (clock polarity, CPOL) и 
фазы синхронизации (clock phase, CPHA). Проще говоря, CPOL – это уровень 
на тактовой линии до начала и после окончания передачи: низкий (0) или высо-
кий (1). А фаза определяет, на фронте или спаде тактового сигнала передавать 
биты (табл. 3.1). 
Рис. 3.7 – Режимы работы по стандарту SPI 
Таблица 3.1 – Режимы работы SPI