【CANN】SPI通信、I2C通信

文章目录

一、SPI通信
- 1.SPI通信
- 2.SPI通信原理
- 3.CPOL时钟极性、CPHA时钟相位
二、I2C通信
- 1、I2C通信
- 2、I2C通信原理
- - 2.1、I2C的起始和结束条件
  - 2.2、数据传送格式
总结

一、SPI通信

1.SPI通信

SPI是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在== EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
SPI是一种高速==的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如MSP430单片机系列处理器。

SPI优点

1）：支持全双工通信
2）：通信简单
3）：数据传输速率快

SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线:

(1)MOSI- SPI总线主机输出/从机输入（SPI Bus Master Output/Slave lnput)。
(2)MISO-SPI总线主机输入/从机输出（ SPI Bus Master Input/Slave Output)。
(3)SCLK一时钟信号，由主设备产生。
(4)CS-从设备使能信号，由主设备控制Chip select） ,有的IC此pin脚叫SS。

2.SPI通信原理

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（用于单向传输时，也就是半双工方式）。

注:有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI。

3.CPOL时钟极性、CPHA时钟相位

CPOL=0，CPHA=0:此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

CPOL=0，CPHA=1:此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=O:此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变。所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=1:此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。

在这里插入图片描述

二、I2C通信

1、I2C通信

I2C总线是Philips公司在八十年代初推出的一种串行、半双工的总线，主要用于近距离、低速的芯片之间的通信；I2C总线有两根双向的信号线，一根数据线SDA用于收发数据，一根时钟线SCL用于通信双方时钟的同步；I2C总线硬件结构简单，简化了PCB布线，降低了系统成本，提高了系统可靠性，因此在各个领域得到了广泛应用。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

I2C总线可以通过外部连线进行在线检测，便于系统故障诊断和调试，故障可以立即被寻址，软件也有利于标准化和模块化，缩短开发时间。

I2C总线上可挂接的设备数量受总线的最大电容400pF限制。

串行的8位双向数据传输速率在标准模式下可达100Kbit/s，快速模式下可达400Kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。

总线具有极低的电流消耗，抗噪声干扰能力强，增加总线驱动器可以使总线电容扩大10倍，传输距离达到15m；兼容不同电压等级的器件，工作温度范围宽。

2、I2C通信原理

2.1、I2C的起始和结束条件

起始条件：在SCL线是高电平时SDA线从高电平向低电平切换这个情况表示起始条件。
停止条件：当SCL是高电平时SDA线由低电平向高电平切换表示停止条件。

如果连接到总线的器件合并了必要的接口硬件，那么用它们检测起始和停止条件十分简便﹔但是，没有这种接口的微控制器在每个时钟周期至少要采样SDA线两次来判别有没有发生电平切换。

在这里插入图片描述

2.2、数据传送格式

(1）字节传送与应答：每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时,送最高位（MSB)，每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位(即一帧共有9位)。
(2）数据帧格式：12C总线上传送的数据信号是广义的,既包括地址信号，又包括真正的数据信号。在起始信号后必须传送一个从机的地址(7位）,第8位是数据的传送方向位(R/，用“0”表示主制发送数据（T), “1”表示主机接收数据（R）。每次数据传送总是由主机产生的终止信号结束。但是,若主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。