Tìm hiểu giao diện SPI

B  I HC CÔNG NGHIP HÀ NI KHOA CÔNG NGH THÔNG TIN   Lp trình nhúng n Tìm hiu giao din SPI Ging dn: T.S Ph Si  Nguyn Tun Anh  2 MC LC LU 6 PHN 1: M U 7 1.  tài 7 2. Lý do ch tài 7 3. Mc tiêu nghiên cu 7 4. B c tài 7 PHN 2: NI DUNG 8 I THIU GIAO DIN SPI 8 1.1. Gii thiu 8 1.2. Chun truyn thông SPI 8 1.2.1. Cu trúc SPI 8 1.2.2. SPI truy nào? 10 1.2.3. SPI là giao thng b 11 1.2.4. SPI là giao thi d liu 12 1.3. Các kiu kt ni SPI 14 1.3.1. Kt nm  m ( point-to-point ) 14 1.3.2. Kt ni Multi-slave 15 1.3.3. Kt ni Multi-master 16 U KHIN STM32F4 VI LÕI ARM CORTEX-M4 19 1.1. Tng quan v ARM và Cortex-M 19 1.2. Tng quan v b vi x lý Cortex-M4 22 1.3. Lõi Cortex-M4 (CPU Cortex) 22 1.4 SPI trên STM32 24 1.5  25  33 3.1. Nhm ca SPI 33 3.2. Nhm ca SPI 33  34 3 TÀI LIU THAM KHO 35 4 DANH MC HÌNH Hình 1: Giao diện SPI 9 Hình 2: Truyền dữ liệu SPI 10 Hình 3: Giản đồ timing của giao tiếp SPI theo Motorola 11 Hình 4: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 0 13 Hình 5: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 1 13 Hình 6: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 2 14 Hình 7: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 3 14 Hình 8: Kết nối point-to-point, một master nối với một slave 15 Hình 9: Kết nối nhiều slave song song 16 Hình 11: Kết nối hai master song song đến một slave 17 Hình 12: Kết nối hai master với nhau 18 Hình 13: Vi mạch tích hợp của một vi điều khiển 20 Hình 14: Các sản phẩm trong dòng vi xử lý Cortex 21 Hình 15: Các thế hệ dòng vi xử lý Cortex-M 21 Hình 16: Kiến trúc bộ vi xử lý ARM Cortex-M4 22 Hình 17: Lõi ARM7TDMI của Cortex-M4 23 Hình 18: Kiến trúc đường ống của ARM Cortex-M4 23 Hình 19: Sơ đồ khối SPI 24 Hình 20: Kết nối giữa SPI và MMC/SD card 25 5 DANH MC BNG Bảng 1: Các tín hiệu của giao diện SPI 10 Bảng 2: Các chế độ truyền thông trong giao thức SPI 13 Bảng 3: Danh sách các kiến trúc và lõi vi xử lý mà ARM đã thiết kế 19 6 LI NÓI U       ngày càng trong ngành công .         này.  7 PHN 1: M U 1.  tài Tìm hiểu giao diện SPI 2. Lý do ch tài Ngày nay, khoa hc k thut phát tri thng thit b n t, mn t n t k thut s i sâu sc toàn b hot ng sn xut ci. K thun t s  dn các k thu t trong cuc cách mng k thut và công ngh. Song song vi s phát trin thn kì ca cuc cách mng khoa hc  công ngh, k thut s n dn có mt trong hu ht tt c các thit b t dân dn thit b công nghic bic thông tin liên lc, phát thanh truy  u khin t ng Nó gii quyt khi ng công vic ln, gic ca các mn t ng thi chúng có nhi chính xác cao. Có th nói rng k thut s i là cuc cách mng trong ngành k thun t. Th k 21 chng kin s phát trin vi t  chóng mt ca khoa hc công nght trên tt c c ca cuc sng vì vy trong mc bit là th h tr, sinh viên ngành k thut cn phi hiu rõ và nm bc các kin thc v công ngh k thut s chúng em quynh ch u giao di bài tp ln. 3. Mc tiêu nghiên cu - u tìm hiu v nghiên cu khoa hc. - Hic chun ni tip truyn thông. - Nc kin thc v chun giao tip SPI. - m ca giao tip SPI. 4. B c tài Ni dung chính c tài gm b  i thiu giao din SPI  ng dng giao diu khin AVR  n xét v giao din SPI 8 PHN 2: NI DUNG I THIU GIAO DIN SPI 1.1. Gii thiu SPI (Serial Peripheral Interface  Giao din Ngoi vi Ni tip) là mt chung b ni ti truyn d liu  ch  song công toàn phn (full- duplex), do công ty Motorola thit k nhm bo s liên hp gia các vi u khin và thit b ngoi vi mn.   u truyn thông Master-      u phi quá trình truyu khin bi Master vì th truyn thông ch xy ra gia Master và Slave. SPI cung cp mt giao din ni ti  n gia vi x lý và thit b ngoi vi. Ging vi các Bus ni tic USB. Chun giao tic s dng rn tc bit là trong giao tii d liu vi các thit b ngoi vi. Giao dic s dng tích hp trong mt s loi thit b   Các b chuyi (ADC và DAC)  Các loi b nh (EEPROM và FLASH)  Các loi IC thi gian thc  Các loi cm bin (nhi, áp sut )  Và mt s loi thit b  trn tín hiu analog, LCD, Graphic LCD 1.2. Chun truyn thông SPI 1.2.1. Cấu trúc SPI Giao dic thc hin thông qua Bus 4 dây MISO, MOSI, SCK và c gi là giao din 4 dây. a. MISO  Master Input/ Slave Output     truyn d liu ra kh   t cu hình là Slave và nhn d lit cu hình là Master. MISO ca Master và các c ni trc tip vi nhau. b. MOSI  Master Output/ Slave Input 9     truyn d liu ra kh   t cu hình là Master và nhn d lit cu hình là Slave. MISO ca Master và các Slaves c ni trc tip vi nhau. c. SCK  Serial Clock Xung gi nhp cho giao tip SPI, vì SPI là chun truyng b nên cn mng gi nhp, mi nhp trên chân SCK báo 1 bit d lin ho tn ti ca chân SCK giúp quá trình truyn ít b li và vì th tc  truyn ca SPI có th t hiu qu cao. Xung nhp ch c to ra bi chip Master. d. SS  Slave Select ng chn Slave cn giao ting SS s  mc cao khi không làm vic. N  ng SS ca mt Sng mc thp thì vic giao tip s xy ra gia Master và  Ch có mng SS trên m có nhiu khin trên Master tùy thuc vào thit k ci dùng. Hình 1: Giao diện SPI 10  Có th mô t tóm tt các tín hiu ca giao din SPI bng bng sau: Tên tín hiu Chiu Mô t SCK u ra u vào ng b truyn/nhn d liu c cung cp bi Master SS u ra u vào Tín hiu kt ni vi Slave. Master kích hot tín hiu này nu mun truyn/nhn d liu vi Slave. Master: MOSI Slave: SDO hoc SO u ra u ra d liu ni tip - Vi Master tín hiu có tên Master Out Slave In - Vi Slave tín hiu có tên Slave Data Out Master: MISO Slave: SDI hoc SI u vào u vào d liu ni tip - Vi Master tín hiu có tên Master In Slave Out - Vi Slave tín hiu có tên Slave Data In Bảng 1: Các tín hiệu của giao diện SPI 1.2.2. SPI truyền thông như thế nào?  Mô t       quá trình truyn mt gói d liu thc hin bi module SPI trong AVR, bên trái là chip Master và bên phi là Slave. Hình 2: Truyền dữ liệu SPI [...]... năng hấp 1.4 SPI trên STM32 STM32 hỗ trợ 5 loại giao tiếp ngoại vi khác nhau STM32 có giao diện SPI v I C để giao tiếp với các mạch tích hợp khác Hỗ trợ giao tiếp CAN cho các module, USB cho giao tiếp với các mạch tích hợp khác, STM cung cấp 2 khố đ u khiển SPI có khả năng hạy ở chế đ song công (full duplex) với tốc đ truy n dữ liệu lên tới 18MHz Khối SPI tố đ cao nằm trên APB2, khối SPI tố đ thấp... chuẩn giao tiếp SPI  Cấu trúc, các chứ năng v hoạ đ ng của giao tiếp SPI  Ứng dụng giao tiếp SPI để giải quyết các vấn đ mắc phải trong Lập trình nhúng  Phân í h ưu, nhượ đ ểm của giao tiếp SPI Vận dụng kiến thứ đồ họa ơ sở được học ở rường, kết hợp với những tài liệu tham khảo trên mạng và s hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS Phạm Văn Hà nh m húng em đã ho n h nh b ập được giao Với tầm hiểu biết... thấp khi truy n dữ liệu: 12 SPI Mode CPOL CPHS 0 0 0 1 0 1 2 1 0 3 1 1 Bảng 2: Các chế độ truyền thông trong giao thức SPI  SPI Mode 0: Mô tả Xung dương, dữ liệu được chố rước khi dịch Giản đồ thời gian: Hình 4: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 0  SPI Mode 1: Mô tả Xung dương, dữ liệu được dị h đ rước khi chốt Giản đồ thời gian Hình 5: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 1  SPI Mode 2: 13 Mô tả: Xung... quá trình rao đổi dữ liệu bằng giao thức SPI giữa thiết bị Slave đ và chính nó Nếu tín hiệu rên đường SS là 0 thì chứng tỏ giao thứ SPI đang hoạ đ ng gược lại là mức 1 thì giao thức SPI sẽ không hoạ đ ng M đặ đ ểm khá quan trọng của tín hiệu SS là nó có tác dụng l m ăng ường khả năng m ễn nhiễm cho hệ thống Lí do là SS sẽ Rese Slave để nó có thể nhận Byte dữ liệu tiếp theo SPI có 4 mode hoạ đ ng, phụ... được chốt lạ rước khi dịch Giản đồ thời gian Hình 6: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 2  SPI Mode 3: Mô tả: Xung âm, dữ liệu bị dị h đ rước khi chốt lại Giản đồ thời gian Hình 7: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 3 1.3 Các kiểu kết nối SPI 1.3.1 Kết nối điểm – điểm ( point-to-point ) ây l k ểu kết nố ơ bản nhất của giao thức SPI là m t master kết nối với m t slave 14 Hình 8: Kết nối point-to-point,... active sang idle  1.2.3 SPI là giao thức đồng bộ Module SPI cho phép giao tiếp nối tiếp đồng b kép giữa vi xử lý với thiết bị ngoại vi: - Tín hiệu SC được cung cấp bởi Master nhằm tạo xung đồng b cho phép dữ liệu được truy n đ hoặ kh đọc dữ liệu nhận được 11 - Khi tín hiệu SC được phát ra thì tín hiệu này có thể hay đổ nhưng không làm hỏng dữ liệu Lí do là trong giao thức SPI, tố đ của dữ liệu truy... liệu Khố CRC đ u có thể hỗ trợ kiểm ra CRC8 v CRC 6 Cá đặc tính này rất cần thiết khi sử dụng SPI để giao tiếp với MMC/SD card Hình 20: Kết nối giữa SPI và MMC/SD card 1.5 Thiết lập S trên STM32 ầu ên á module SPI được khởi tạo bằng cách xá định m t kiểu biến “HardwareSPI” được sử dụng để đ u khiển cách cổng SPI ể l m đượ đ u này hãy bổ sung dãy mã sau: Song song vớ đ , xá định m t biến toàn cục với... 1.2.4 SPI là giao thức trao đổi dữ liệu Dữ liệu lú n o ũng được truy n qua lại giữa các thiết bị SPI Thật ra, không có khái niệm thiết bị phát hay thiết bị nhận trong giao thức SPI mà mỗi thiết bị đường dữ liệu, m đường dữ liệu vào và m đường dữ liệu ra Dữ liệu truy n đ đượ đ u khiển bởi xung SCK từ Master h được truy n đ , dữ liệu vào cần phả đượ đọc ngay nếu không sẽ bị mấ đ v kh đ , g ao hức SPI có... đệm rỗng o Rx vùng đệm khác rỗng Tiếp đ a module SPI đã được khởi tạo rong á ode v đ ũng l m phương pháp ếp cận của các thanh ghi cấu hình Bây giờ ta chỉ việc cấu hình module được sử dụng với b đ u khiển ethernet ENC28J60 29 Trong ENC28J60 thông số kỹ thuậ đượ đ cập rằng nó có m t giao diện SPI với tố đ clock lên tới 20MHz vì thế với khởi tạo giá trị SPI_ 18MHz có thể cung cấp hiệu suất tố đa Tham số... I2C1_SMBAI SCK -> D13 -> Pin 21 = PA5 - SPI1 _SCK / ADC12_IN5 MISO -> D12 -> Pin 22 = PA6 - SPI1 _MISO / ADC12_IN6 / TIM3_CH1 MOSI -> D11 -> Pin 23 = PA7 - SPI1 _MOSI / ADC12_IN7 / TIM3_CH2 Vấn đ ở đây l hư v ện Maple SPI yêu cầu (và sử dung) pin D10 giống như h p họn Chúng ta có thể kiểm ra đ u này bằng á h đọc các giá trị sử dụng á phương pháp như hế này "nssPin ()" : Vì Ol mex n y đã đặt m t jumper . THIU GIAO DIN SPI 8 1.1. Gii thiu 8 1.2. Chun truyn thông SPI 8 1.2.1. Cu trúc SPI 8 1.2.2. SPI truy nào? 10 1.2.3. SPI là giao thng b 11 1.2.4. SPI là giao. 1: Giao diện SPI 9 Hình 2: Truyền dữ liệu SPI 10 Hình 3: Giản đồ timing của giao tiếp SPI theo Motorola 11 Hình 4: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 0 13 Hình 5: Giản đồ thời gian của SPI. Sơ đồ khối SPI 24 Hình 20: Kết nối giữa SPI và MMC/SD card 25 5 DANH MC BNG Bảng 1: Các tín hiệu của giao diện SPI 10 Bảng 2: Các chế độ truyền thông trong giao thức SPI 13 Bảng