Последовательный периферийный интерфейс - spi - (Serial Peripheral Interface)

Главным составным блоком интерфейса SPI является обычный сдвиговый регистр, сигналы синхронизации и ввода/вывода битового потока которого и образуют интерфейсные сигналы. Таким образом, протокол SPI правильнее назвать не протоколом передачи данных, а протоколом обмена данными между двумя сдвиговыми регистрами, каждый из которых одновременно выполняет и функцию приемника, и функцию передатчика. Непременным условием передачи данных по шине SPI является генерация сигнала синхронизации шины. Этот сигнал имеет право генерировать только ведущий шины и от этого сигнала полностью зависит работа подчиненного шины.

Последовательный периферийный интерфейс (SPI) обеспечивает высокоскоростной синхронный обмен данными между микроконтроллерами ATmega603/103 и периферийными устройствами или между несколькими микроконтроллерами ATmega603/103.

Основные характеристики SPI интерфейса:

Полнодуплексный 3-проводный синхронный обмен данными.

Режим работы ведущий или ведомый.

Обмен данными с передаваемыми первыми старшим или младшим битами.

Четыре программируемые скорости обмена данными.

Флаг прерывания по окончании передачи.

Активация из Idle режима (только в режиме ведомого)

Соединения между ведущим и ведомым CPU, использующими SPI интерфейс, показаны на рис. 39. Вывод PB1(SCK) является выходом тактового сигнала ведущего микроконтроллера и входом тактового сигнала ведомого. По записи ведущим CPU данных в SPI регистр начинает работать тактовый генератор SPI и записанные данные сдвигаются через вывод выхода PB2(MOSI) ведущего микроконтроллера на вывод входа PB2 (MOSI) ведомого микроконтроллера. После сдвига одного байта тактовый генератор SPI останавливается, устанавливая флаг окончания передачи (SPIF). Если в регистре SPCR будет установлен бит разрешения прерывания SPI (SPIE), то произойдет запрос прерывания. Вход выбора ведомого PB0(SS), для выбора индивидуального SPI устройства в качестве ведомого, устанавливается на низкий уровень. При установке высокого уровня на выводе PB0(SS) порт SPI деактивируется и вывод PB2(MOSI) может быть использован в качестве вывода входа. Режим ведущий/ведомый может быть установлен и программным способом установкой или очисткой бита MSTR в регистре управления SPI.

Два сдвиговых регистра ведущего и ведомого микроконтроллеров можно рассматривать как один разнесенный 16-разрядный циклический сдвиговый регистр. См. Рис 39. При сдвиге данных из ведущего микроконтроллера в ведомый одновременно происходит сдвиг данных из ведомого микроконтроллера в ведущий, т.е. в течение одного цикла сдвига происходит обмен данными между ведущим и ведомым микроконтроллерами.

Рис. 38. Блок-схема SPI

В системе организовано одиночное буферирование передающей стороны и двойное буферирование на приемной стороне. Это означает то, что передаваемые символы не могут быть записаны в регистр данных SPI прежде, чем будет полностью завершен цикл сдвига.

С другой стороны, при приеме данных принимаемый символ должен быть считан из регистра данных SPI прежде, чем будет завершен прием следующего символа, в противном случае предшествовавший символ будет потерян.

При разрешенном SPI направления данных выводов MOSI, MISO, SCK и SS настраиваются в соответствии со следующей таблицей:

Таблица 22. Настройка выводов SPI