【導(dǎo)讀】SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口,它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。正是由于有了通信方式,我們才能夠通過(guò)芯片控制各種各樣的外圍器件,實(shí)現(xiàn)很多“不可思議”的現(xiàn)代科技。這里將以SPI為題,從編程角度來(lái)介紹SPI總線。
1、SPI協(xié)議簡(jiǎn)介
圖1.SPI接口
SPI 是英語(yǔ) Serial Peripheral interface 的縮寫(xiě),顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。是 Motorola首先在其 MC68HCXX 系列處理器上定義的。SPI是一種高速的,全雙工,同步的通信總線,由于其簡(jiǎn)單易用的特性,現(xiàn)在很多的nor flash和nandflash芯片集成了這種通信協(xié)議,也就是我們說(shuō)的SPI flash。
2、應(yīng)用及現(xiàn)狀
圖2.SPI應(yīng)用
SPI flash 芯片應(yīng)用十分廣泛,在很多電子產(chǎn)品上面或多或少都有它的蹤影,如手機(jī)、數(shù)碼、液晶顯示器、機(jī)頂盒、電腦主板等。最近,有消息透露,蘋(píng)果新手機(jī)iPhone 8將導(dǎo)入采用編碼型快閃存儲(chǔ)(NOR Flash),讓已經(jīng)處于缺貨狀態(tài)的NOR芯片更為惱火,另外據(jù)存儲(chǔ)業(yè)者透露,今年NOR芯片供給缺口將可能擴(kuò)大至20%。
3、解剖SPI總線
SPI 接口一般使用 4 條線通信,MISO 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入,從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出。MOSI 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出,從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入。SCLK 時(shí)鐘信號(hào),由主設(shè)備產(chǎn)生。CS 從設(shè)備片選信號(hào),由主設(shè)備控制。
圖3.SPI總線
SPI接口在Master控制下產(chǎn)生的從器件使能信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào),兩個(gè)雙向
移位寄存器按位傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,傳輸數(shù)據(jù)高位在前,低位在后(MSB)。在SCK的下降沿上數(shù)據(jù)改變,上升沿一位數(shù)據(jù)被存入移位寄存器。
圖4.使能信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)
4、解剖SPI flash
搞懂了SPI協(xié)議之后,下面就讓小編來(lái)帶你輕松操作SPI flash芯片。對(duì)flash芯片的操作,一般包括對(duì)flash芯片的擦除,編程和讀取,各大廠商的SPI flash芯片都大同小異,操作命令基本是沒(méi)什么變化的,當(dāng)我們拿到一款芯片,要特別注意芯片的容量,操作分區(qū),下面以旺宏的芯片為例為大家講解。
其實(shí),無(wú)論是對(duì)芯片的擦除,編程還是讀取操作,我們大致可以按照以下的套路來(lái):寫(xiě)命令---寫(xiě)地址---寫(xiě)(讀)數(shù)據(jù)。正如以下的時(shí)序圖一樣清晰明了,我們先把片選信號(hào)拉低,再發(fā)個(gè)0x02頁(yè)編程命令,再發(fā)個(gè)地址,就可以輕松寫(xiě)數(shù)據(jù)了。
依樣畫(huà)葫蘆,擦除操作也是一樣,甚至更簡(jiǎn)單,但是我們要注意循環(huán)判斷狀態(tài)寄存器的WIP位直至為0為擦除完成,具體循環(huán)時(shí)間視芯片而定。
另外,我們要特別注意SPI flash的 OTP區(qū),即(ONE TIME PROGRAMMABLE),也就是說(shuō)這個(gè)區(qū)域只能編程一次,編程之后不能再修改及擦除,因此我們操作的時(shí)候要特別注意。對(duì)OTP區(qū)域的讀寫(xiě)之前,我們首先要發(fā)送進(jìn)入OTP區(qū)域的命令,其他的操作和以上普通flash區(qū)域的操作是一樣的。
掌握以上方法,我們就可以輕松操作SPI flash芯片了,當(dāng)然,對(duì)時(shí)序這種底層的操作,還需要不斷學(xué)習(xí)和積累。