异步串行通信SCI

微控制器开发技术
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Tsinghua Freescale Embedded System Center
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10.2 同步串行外设接口SPI
单片机原理及应用
本节提要
一、SPI概述 二、SPI模块功能 三、SPI模块引脚 四、SPI模块寄存器 五、SPI模块编程范例
微控制器常见的通信类型
总线类型 UART 线数 2 通信类型 异步 多主 波特率（bps) No 3K-1M 器件数 目 2 总线长度 *
SPI
I2C CAN LIN
3
2 2 1
同步
同步 异步 异步
Yes
Yes Yes No
1M-10M
~1M 20K-1M <20K
<10
<10 128 16
板内
板内 百米～公 里 几十米
Baidu Nhomakorabea
——
半双工、全双工
半双工
不能同时进行发送和接收 一方发送时，其他通信方只能处于接收状态 需要额外的逻辑来控制发送和接收状态的切换 有发生冲突的危险
全双工
通信端可以同时进行发送和接收 需要两个独立的通信通道 使用简单，数据传输率高 对讲机？电话机？
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你接触过哪些串行/并行通信？
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通信基础知识-characteristics Communications
——
同步、异步
同步通信
接收方可以得到发送方的通信时钟信号 传输速率高
异步通信
发送方和接收方使用独立的时钟来处理通信信号 通信双方约定通信速率 通信中需要约定起始/停止位或定义特殊的帧结构 传输速率较低
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通信基础知识-characteristics Communications
——
串行、并行
串行通信
数据按位传输 通信方只需要很少的连接 – resource/pin efficient 速度较慢，传输信息少 传输距离较远
并行通信
数据按字节/字传输 通信方需要多个连接信号-- difficult for PCB routing 传输速度快 传输距离较短
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SPI的数据流动
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SPI工作原理
IO端
7 0
CPU端
MOSI MISO
重复8次
7
0
IO端
7 0
CPU端
MOSI MISO
7
0
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本节提要
一、SPI概述 二、SPI模块功能 三、SPI模块引脚 四、SPI模块寄存器 五、SPI模块编程范例
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本节提要
一、SPI概述
二、SPI模块功能 三、SPI模块引脚 四、SPI模块寄存器 五、SPI模块编程范例
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SPI 特性
可设置主机模式 / 从机模式 可选择8位或16位数据宽度 可选择全双工模式 ( 一个)或单线双向模式 可灵活设置的时钟极性和相位 可选择从最高位或最低位开始传送 可编程的传送速率 可实现双缓存操作 与LCD驱动器, D/A 转换器, RTC,EEPROM等通 信接口简单；
通过写入SPIDR触发传输过程
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从机模式
响应传输
仅当定义了相应的SS才被激活 利用事先定义的相位和极性检测SCK跳变沿 驱动MISO信号 采样MOSI信号
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本节提要
一、SPI概述 二、SPI模块功能 三、SPI模块引脚 四、SPI模块寄存器 五、SPI模块编程范例
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通信基础知识-characteristics Communications
——
主从式、对等式
主从式
只有主端可以发起数据传输 从端等待主端的允许才能传输数据
对等式
任何节点可以发起数据传输 需要建立冲突检测和仲裁机制
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通信基础知识-characteristics Communications
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通信基础知识-characteristics Communications
——
拓扑结构
点对点
通信线路上只有两个通信方 不需要寻址
总线
通信线路上有多个通信方 需要建立寻址机制
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通信基础知识-characteristics Communications
——
单端、差分信号
单端信号
信号幅度以地电平作为参考 通信双方必须建立共同的参考地电平 干扰造成的信号幅度变化可能导致错误解释
差分信号
每个信号使用两根线传输，信号的值由两个线上的电 平的差值表示 通信方不需要共同的参考地 对干扰抑止能力强 传输速率高
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SPI 方框图
SPI 时钟发生器 移位寄存器
控制寄存器
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主机模式
控制整个数据传送
通过定义SS 选择通信从机 确定SCK 波特率，相位和极性 切换SCK 脉冲 驱动MOSI信号 采样MISO信号
Communications 通信基础知识
通信方式的几个要素 串行、并行（Serial/parallel） 同步、异步（Synchronous/asynchronous） 点对点、总线（Point-to-point/bus） 半双工、全双工（Half-duplex/full-duplex） 主从式、对等式（Master-slave/equal partners） 单端信号、差分信号（Single-ended/differential）