SPI总线协议详解：微控制器与E2PROM通信

"SPI总线协议介绍及应用" SPI（Serial Peripheral Interface）总线协议是一种同步串行通信协议，常用于微控制器与外部设备之间的通信。SPI由Motorola公司开发，其基本信号线包括三条：SI（Serial Input，数据输入）、SO（Serial Output，数据输出）和SCK（Serial Clock，时钟信号）。SPI通信系统可以包含一个主设备和多个从设备，主设备通过片选信号（Chip Select, CS）选择与哪个从设备进行通信。当从设备的CS信号有效时，它才能参与数据交换，否则其SO端呈高阻态。 在SPI通信中，主设备控制SCK信号，用于同步数据传输。数据的输入和输出都在SCK的上升沿或下降沿进行。例如，主设备在SCK的同步下，通过SI发送指令、地址或数据，而从设备则在SCK的控制下，通过SO发送回数据。SPI接口的从设备，SCK和SI通常是输入，SO是输出。SCK用作通信同步，SI接收指令、地址和数据，SO输出状态和数据。 以Microchip公司的25XX系列串行E2PROM为例，这些器件支持SPI总线。25XX320是4K字节的E2PROM，拥有SCK、SI、SO、CS、WP（Write Protect，写保护）和HOLD信号线。其中，CS用于选中器件，WP防止意外写入，HOLD允许暂停操作。在SPI模式下，通常的并行接口中的控制信号通过指令实现，例如25XX320的读取、写入允许/禁止、写入数据和读取状态寄存器等操作。 读操作时序包括：首先，有效的CS信号配合SCK同步发送8位读指令，然后输入16位地址（实际只使用A0至A11，高位无效）。读指令和地址发送后，SCK继续提供时钟，存储在对应地址的数据按SCK的节奏从SO引脚输出。 SPI协议有多种工作模式，如主模式输出从模式输入（MOSI）、主模式输入从模式输出（MISO），以及全双工模式，可以根据实际需求配置。SPI的速度可以通过调整SCK的频率来设置，从而满足不同速度要求的应用场景。 SPI协议因其简单、高效的特点，在嵌入式系统中广泛应用，如传感器、显示屏、存储器、马达控制等。它的灵活性和可扩展性使得SPI成为连接微控制器和各种外设的理想选择。在设计SPI通信系统时，需要注意信号的同步、时钟极性和相位、数据采样时刻以及正确设置片选信号，以确保可靠的数据传输。