关于I-C和SPI总线协议

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1、关于I²C和SPI总线协议分类：嵌入式Linux2011-09-1322:532458人阅读评论(8)收藏举报《关于I²C和SPI总线协议》§来自：刘建文

2、学术半·IT歌·文§作者：刘建文§关键字：8051 数字电子 数据通信§永久链接地址：http://arttech.us/y-2011/introduction-to-i%c2%b2c-and-spi-protocols.htmlpostmetapostmetaTags: 8051, 数字电子, 数据通信§译自：《IntroductiontoI²CandSPIprotocols》§刘建文略译

3、§I²CvsSPIhttp://blog.csdn.net/keminlau/article/details/6772904现今，在低端数字通信应用领域，我们随处可见I²C(Inter-IntegratedCircuit)和SPI(SerialPeripheralInterface)的身影。原因是这两种通信协议非常适合近距离低速芯片间通信。Philips（forI²C）和Motorola（forSPI）出于不同背景和市场需求制定了这两种标准通信协议。I²C开发于1982年，当时是为了给电视机内的CPU和外围芯片提供更简易的互联方式。电视机是最早

4、的嵌入式系统之一，而最初的嵌入系统是使用内存映射（memory-mappedI/O）的方式来互联微控制器和外围设备的。要实现内存映射，设备必须并联入微控制器的数据线和地址线，这种方式在连接多个外设时需大量线路和额外地址解码芯片，很不方便并且成本高。为了节省微控制器的引脚和和额外的逻辑芯片，使印刷电路板更简单，成本更低，位于荷兰的Philips实验室开发了‘Inter-IntegratedCircuit’，IIC或I²C，一种只使用二根线接连所有外围芯片的总线协议。最初的标准定义总线速度为100kbps。经历几次修订，主要是1995年的400kb

5、ps，1998的3.4Mbps。有迹象表明，SPI总线首次推出是在1979年，Motorola公司将SPI总线集成在他们第一支改自68000微处理器的微控制器芯片上。SPI总线是微控制器四线的外部总线（相对于内部总线）。与I²C不同，SPI没有明文标准，只是一种事实标准，对通信操作的实现只作一般的抽象描述，芯片厂商与驱动开发者通过datasheets和applicationnotes沟通实现上的细节。SPI对于有经验的数字电子工程师来说，用SPI互联两支数字设备是相当直观的。SPI是种四根信号线协议（如图）：§SCLK:SerialClock(

6、outputfrommaster);§MOSI;SIMO:MasterOutput,SlaveInput(outputfrommaster);§MISO;SOMI:MasterInput,SlaveOutput(outputfromslave);§SS:SlaveSelect(activelow,outputfrommaster).SPI是［单主设备（single-master）］通信协议，这意味着总线中的只有一支中心设备能发起通信。当SPI主设备想读/写［从设备］时，它首先拉低［从设备］对应的SS线（SS是低电平有效），接着开始发送工作脉冲到

7、时钟线上，在相应的脉冲时间上，［主设备］把信号发到MOSI实现“写”，同时可对MISO采样而实现“读”，如下图：SPI有四种操作模式——模式0、模式1、模式2和模式3，它们的区别是定义了在时钟脉冲的哪条边沿转换（toggles）输出信号，哪条边沿采样输入信号，还有时钟脉冲的稳定电平值（就是时钟信号无效时是高还是低）。每种模式由一对参数刻画，它们称为时钟极（clockpolarity）CPOL与时钟期（clockphase）CPHA。［主从设备］必须使用相同的工作参数——SCLK、CPOL和CPHA，才能正常工作。如果有多个［从设备］，并且它们使

8、用了不同的工作参数，那么［主设备］必须在读写不同［从设备］间重新配置这些参数。以上SPI总线协议的主要内容。SPI不规定最大传输速率，没有地址方案；SPI也没规定通信应答机制，没有规定流控制规则。事实上，SPI［主设备］甚至并不知道指定的［从设备］是否存在。这些通信控制都得通过SPI协议以外自行实现。例如，要用SPI连接一支［命令-响应控制型］解码芯片，则必须在SPI的基础上实现更高级的通信协议。SPI并不关心物理接口的电气特性，例如信号的标准电压。在最初，大多数SPI应用都是使用间断性时钟脉冲和以字节为单位传输数据的，但现在有很多变种实现了连

9、续性时间脉冲和任意长度的数据帧。I²C与SPI的单主设备不同，I²C是多主设备的总线，I²C没有物理的芯片选择信号线，没有仲裁逻辑电路，只使用两条信号