《串行外设接口模块》课件.pptVIP

*******************串行外设接口模块串行外设接口模块是计算机系统中常见的外围设备连接技术之一。它实现了设备之间的串行通信,具有稳定可靠、传输距离长等优势。该模块在嵌入式系统、工业自动化等领域广泛应用。课程概述学习目标掌握串行外设接口的基本概念和工作原理，了解常见的串行接口技术。内容导航包括接口概述、种类介绍、各类接口的特点及应用案例。应用背景串行接口技术广泛应用于嵌入式系统、工业控制等领域。接口概述接口定义接口是计算机系统中使用的标准化连接点,用于连接不同的硬件或软件组件,实现数据传输和控制。接口功能接口负责设备之间的通信协议、数据格式、时序控制等,保证信息能够顺畅传输。接口分类接口按照传输方式可分为串行接口和并行接口,在计算机系统中应用广泛。接口种类1串行接口通过单根信号线按位依次传输数据的接口，如SPI、UART、I2C等。2并行接口通过多根信号线并行传输数据的接口，如IDE、SCSI等。3通用标准接口适用于多种设备连接的通用接口，如USB、IEEE1394等。4专用接口针对特定设备设计的专有接口，如HDMI、PCI-Express等。串行外设接口串行外设接口是一种常见的数字通信协议,广泛应用于微控制器、嵌入式系统等领域。它采用串行通信方式,使用少量引脚即可实现设备之间的高速数据传输。与并行接口相比,串行接口具有更好的抗干扰性和更低的成本。串行外设接口常见于各类传感器、存储器、LCD模块等外围设备的连接,是嵌入式系统进行数据采集和控制的重要手段。它可靠、灵活,是构建复杂嵌入式系统的关键技术之一。并行外设接口并行外设接口概述并行外设接口是一种将多个数据位同时传输的通信方式。它利用多条独立的数据线同时传输数据,提供了更高的带宽和传输速度。这种方式适用于需要高数据传输率的应用场景,如显示器、打印机等。串行接口的特点高速传输串行接口能够以高速率传输数据,提高了系统的整体性能。传输效率高采用串行通信,数据线较少,布线更加简单高效。成本较低串行接口所需硬件相对简单,制造及实施成本较低。串行接口的优点低成本串行接口通常只需要几根信号线就可以实现设备之间的通信,硬件成本较低。低功耗串行接口只需要少量的信号传输,相比并行接口可以大大降低系统的功耗。布线简单串行接口线缆布线简单,所需空间小,便于设备集成和系统整体布局。抗干扰性强串行接口信号传输使用差分信号,具有较强的抗干扰能力和抗噪声能力。串行接口的应用机器人控制串行接口广泛应用于机器人关节和执行器的控制,提供高度集成和实时反馈。传感器网络多种传感器通过串行接口连接控制器,实现分布式数据采集和实时监控。工业自动化串行接口适用于工厂设备、工艺控制等领域,提高系统集成和通信效率。移动设备连接手机、平板电脑等移动终端广泛采用串行接口与基站或服务器进行数据传输。SPI接口SPI（SerialPeripheralInterface）串行外设接口是一种通用的同步串行数据总线。它主要用于在短距离内实现全双工同步通信，通常应用于微控制器与外围设备之间的数据交换。SPI接口采用主从结构,包含时钟线(SCK)、数据输入线(MISO)、数据输出线(MOSI)和片选线(CS/SS)。可实现多个从设备与单个主设备通信。SPI原理1主从模式SPI采用主从设备模式进行通信,主设备负责控制时钟信号和数据传输。2全双工通信SPI实现全双工通信,主设备和从设备可以同时收发数据。3同步传输SPI使用专用时钟线在主设备的时钟下进行同步数据传输。SPI时序芯片选择主机通过片选信号CS激活从机进行通信。时钟信号主机提供串行时钟SCK，从机根据时钟信号进行数据采样和发送。数据交换主机和从机同时进行双向数据传输，实现全双工通信。SPI从机模式从机工作机制SPI从机设备被动接收来自主机的数据时钟和控制信号。从机等待主机发起通信，并根据主机的指令执行相应的操作。从机设备连接SPI从机设备通过芯片选择信号(CS)与主机连接。主机通过拉低对应从机的CS引脚来选择特定从机进行通信。从机数据传输从机在主机的时钟控制下发送和接收数据。数据以串行方式在MOSI和MISO线上传输，主从设备同步进行交互。从机应用场景SPI从机广泛应用于AD/DA转换器、存储器、传感器等外设设备中,实现与主控制器的高速可靠通信。SPI主机模式1主控制端SPI主机模式下,主控制端负责发起通信,生成时钟信号,并控制从设备的工作。2主动传输主控制端可以主动向从设备发送数据帧或请求从设备发送数据。3多从模式一个