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        基于SPI總線技術的同步422接口設計

        作者: 時間:2010-11-30 來源:網絡 收藏

        摘 要: 以SPI總線技術為基礎,用微S3C2450X和電平轉換芯片MAX3088設計了一個RS-422接口電路,將SPI單端非平衡傳輸轉換為RS-422差分。在保證SPI同步傳輸的高效性和高速性的同時,還增強了的抗干擾能力。

        同步傳輸(Synchronous Transmission)是一種發送方與接收方都采用相同時鐘頻率的傳輸方式。具體來說,就是把要傳輸的一組數據組合成一幀,每一幀的開頭部分是一組同步字符,用于通知接收方一個幀已經到達,但它同時還能確保接收方的采樣速度和比特的到達速度一致,使收發雙方進入同步。幀的結尾部分是一個幀結束標記,用于表示在下一幀開始之前沒有其他即將到達的數據了。接收方不必對每個字符進行開始和停止的操作,一旦檢測到幀同步字符,就在接下來的數據到達時接收它們。因此,與異步傳輸相比,具有很高的傳輸速度。而且,由于沒有在傳輸的每個字符中都加入起始位和結束位,所以同步傳輸的開銷比異步傳輸要小得多,通常前者的數據增值只有2.5%左右,而后者的高達25%。所以,在高速通信中一般都采用同步傳輸方式。

        由于圖像的數據量一般很大,所以圖像數據的傳輸都是高速傳輸。在某實時圖像存儲系統設計中,為了保證能夠實時存儲圖像,需要在以S3C2450X為MCU的嵌入式系統中采用同步422接口向外傳輸圖像數據。由于S3C2450X的UART接口不支持同步串行通信模式,所以采用了將SPI外圍總線轉換為同步422接口的設計方法。

        1 SPI基本原理與結構

        串行外圍設備接口(SPI)是由Motorola公司開發的、用來在微和外圍設備芯片之間實現數據交換的低成本、易使用接口。與標準的串行接口不同,SPI是一個同步協議接口,全雙工通信,所有的傳輸都參照一個共同的時鐘,這個同步時鐘信號由主機產生。接收數據的外設使用時鐘對串行比特流的接收進行同步化。其傳輸速度可達幾Mb/s。

        SPI主要使用4個信號:MISO(主機輸入/從機輸出)、MOSI(主機輸出/從機輸入)、 SCLK(串行時鐘)、或(外設片選或從機選擇)。

        MISO信號由從機在主機的控制下產生。信號用于禁止或使能外設的收發功能。為高電平時,禁止外設接收和發送數據;為低電平時,允許外設接收和發送數據。圖1所示是微處理器通過SPI與外設連接的示意圖。
        1.JPG

        主機和從機都有一個串行移位寄存器,主機通過向它的SPI串行寄存器寫入一個字節來發起一次傳輸。寄存器通過MOSI信號線將字節傳送給從機,從機也將自己的移位寄存器中的內容通過MISO信號線返回給主機(如圖2所示)。這樣,兩個移位寄存器中的內容就被交換。外設的寫操作和讀操作是同步完成的。
        2.JPG

        如果只進行寫操作,主機只需忽略接收到的字節;反之,若主機要讀取從機的一個字節,就必須發送一個空字節來引發從機的傳輸。

        當主機發送一個連續的數據流時,有些外設能夠進行多字節傳輸。多數具有SPI接口的存儲芯片就以這種方式工作。在這種傳輸方式下,從機的片選端必須在整個傳輸過程中保持低電平。此時,一次傳輸可能會涉及到成千上萬字節的信息,而不必在每個字節的數據發送的前后都去檢測其起始位和結束位,這正是同步傳輸方式優于異步傳輸方式的原因所在。


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        關鍵詞: 控制器 信號

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