SPI的多從機(jī)配置介紹

多從機(jī)配置

多個從機(jī)可與單個 SPI主機(jī)一起使用。從機(jī)可以采用常規(guī)模式連接，或采用菊花鏈模式連接。

常規(guī)SPI模式

在常規(guī)模式下，主機(jī)需要為每個從機(jī)提供單獨(dú)的片選信號。一旦主機(jī)使能（拉低）片選信號，MOSI/MISO線上的時鐘和數(shù)據(jù)便可用于所選的從機(jī)。如果使能多個片選信號，則MISO線上的數(shù)據(jù)會被破壞，因?yàn)橹鳈C(jī)無法識別哪個從機(jī)正在傳輸數(shù)據(jù)。從圖6可以看出，隨著從機(jī)數(shù)量的增加，來自主機(jī)的片選線的數(shù)量也增加。這會快速增加主機(jī)需要提供的輸入和輸出數(shù)量，并限制可以使用的從機(jī)數(shù)量?？梢允褂闷渌夹g(shù)來增加常規(guī)模式下的從機(jī)數(shù)量，例如使用多路復(fù)用器產(chǎn)生片選信號。

圖6. 多從機(jī)SPI配置

菊花鏈模式

在菊花鏈模式下，所有從機(jī)的片選信號連接在一起，數(shù)據(jù)從一個從機(jī)傳播到下一個從機(jī)。在此配置中，所有從機(jī)同時接收同一SPI時鐘。來自主機(jī)的數(shù)據(jù)直接送到第一個從機(jī)，該從機(jī)將數(shù)據(jù)提供給下一個從機(jī)，依此類推。使用該方法時，由于數(shù)據(jù)是從一個從機(jī)傳播到下一個從機(jī)，所以傳輸數(shù)據(jù)所需的時鐘周期數(shù)與菊花鏈中的從機(jī)位置成比例。例如在圖7所示的8位系統(tǒng)中，為使第3個從機(jī)能夠獲得數(shù)據(jù)，需要24個時鐘脈沖，而常規(guī)SPI模式下只需8個時鐘脈沖。

圖7. 多從機(jī)SPI菊花鏈配置

圖8顯示了時鐘周期和通過菊花鏈的數(shù)據(jù)傳播。并非所有SPI器件都支持菊花鏈模式。請參閱產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊以確認(rèn)菊花鏈?zhǔn)欠窨捎谩?/p>

圖8. 菊花鏈配置：數(shù)據(jù)傳播

ADI公司最新一代支持SPI的開關(guān)可在不影響精密開關(guān)性能的情況下顯著節(jié)省空間。本文的這一部分將討論一個案例研究，說明支持SPI的開關(guān)或多路復(fù)用器如何能夠大大簡化系統(tǒng)級設(shè)計(jì)并減少所需的GPIO數(shù)量。

ADG1412是一款四通道、單刀單擲（SPST）開關(guān)，需要四個GPIO連接到每個開關(guān)的控制輸入。圖9顯示了微控制器和一個ADG1412之間的連接。

圖9. 微控制器GPIO用作開關(guān)的控制信號

隨著電路板上開關(guān)數(shù)量的增加，所需GPIO的數(shù)量也會顯著增加。例如，當(dāng)設(shè)計(jì)一個測試儀器系統(tǒng)時，會使用大量開關(guān)來增加系統(tǒng)中的通道數(shù)。在4×4交叉點(diǎn)矩陣配置中，使用四個ADG1412。此系統(tǒng)需要16個GPIO，限制了標(biāo)準(zhǔn)微控制器中的可用GPIO。圖10顯示了使用微控制器的16個GPIO連接四個ADG1412。

圖10. 在多從機(jī)配置中，所需GPIO的數(shù)量大幅增加