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1、主控端 - 为启动数据传送 (START 指令)、产生时钟 (SCL) 信号并中止数据传送 (STOP指令) 的器件，主控端必须是传送端或接收端。从属端 - 由主控端定址的器件。从属端可以扮演接收端或发送端的角色。多重主控端 - 在总线上可同时存一个以上的主控端，并且不会造成冲突或数据遗失。通常来说运用 bit-banged 软件的主控端并不具有多重主控端能力，IC 总线控制器提供了一个将多重主控端硬件 IC 连接端口加入到 DSP 或 ASIC 的简单方法。仲裁机制 - 预先定义在特定时间内只有一个主控端能够取得总线控制权。同步 - 预先将二个或二个以上的主控端时钟信号予以同步化的定义程序。
2、SDA - 串行数据信号线 (Serial DAta)SCL - 串行时钟信号线 (Serial CLock) 目标器件的 IC 地址在第一个位组中送出，而这个起始位组中最不重要位 (LSB) 则用来表明主控端将进行发送 (写入) 数据或由接收端接收 (读取) 数据，称为从属器件，每笔数据交换必须以 START 指令开头，并以 STOP 或 RESTART 情况结束。如果同一个 IC 总线上有两个主控端，且同时发出 START 指令要控制总线时，那么就会以仲裁机制处理。当主控端，如微控器，已经控制总线时，其他的主控端必须等到第一个主控端送出 STOP 指令，并且将总线回复闲置状态时，才能控制总
3、线。 总线数据传送术语 F (FREE) - 总线为可用或闲置状态，这时 SDA 串行数据线与 SCL 串行时钟均为高电位状态。S (START) 或 R (RESTART) - 数据传送是以 START 情况开始，这时 SDA 串行数据线的电压位准会从高电位转变为低电位，而 SCL 串行时钟则保持在高电位，当这个情况发生时，代表了总线进入忙碌 (BUSY) 状态。C (CHANGE) - 当 SCL 串行时钟数据线为低电位时，数据位就可以由发送端放置到 SDA 串行数据在线，在这段时间内，只要 SCL 串行时钟一直维持在低电位状态，SDA 可以改变它的状态。D (DATA) - SDA 串行
4、数据在线高或低电位的数据在 SCL 串行时钟线处于高位准时，在整个传输过程中时钟必须稳定维持在高电位以避免错误判读为 START 或 STOP 情况。P (STOP) - 数据传输在收到 STOP 指令时结束，这时候 SDA 串行数据线的位准由低电位回复到高电位，而 SCL 串行时钟线则维持在高电位，一但数据传送结束后，总线会在自动回复到可用状态。 电位转换 IC 由于新的 IC 器件以各种不同的电压运作，因此飞利浦半导体开发出一个解决方案，几乎不需要任何额外的动作或成本就能使不同电源电压的 IC 器件拥有完整的双向数据传输电路，只要在 IC 总线的不同电压位准间加上两颗低成本的晶体管，将电位
5、转换器两端总线上的逻辑电压位准加以隔离，这样的安排同时也让这个电压转换电路可以用来隔离总线上已经断电的装置，使连上电源的 IC 器件持续正常运作，这些电位转换功能也可以由低成本电位转换总线缓冲器或 GTL 转换器件来达成，IC 总线规格也拓展到运作电压在 2.7 V 以下的器件，确保 IC 总线在迈入新世纪时仍是新一代系统串行总线的最佳选择。 高速模式 IC 总线 高速串行存储器与混合技术电信系统的发展使得总线必须在不同电源电压下高速运作，而 IC 总线高速 (High speed) 模式 (3.4MHz) 正好可以满足这些需求，在完全不影响与现有的(Standard) 与快速 (Fast)
6、模式器件的兼容性，并保留低成本、简易的特色，不需任何特殊逻辑电位、时序或驱动能力。高速模式主控端内特别设计的桥接器结构可以让快速与标准模式器件在同一个 IC 总线系统中双向通信，在必要时主控端也可以进行双向电位转换，以支持各种不同电源电压的器件，这种高速模式通常只出现在需要传送大量的数据的器件上，如 LCD 显示屏、高位数 ADC 或高容量 EEPROM 等，其他大多数的维护与控制应用则以 100kHz 速度运作的 IC 总线为主。 10-bit IC 定址机制 10-bit IC 定址可以使用高达 1024 个额外地址，避免因 IC 器件快速增加所带来的从属地址分配问题。它并未改变 IC 总
7、线规格中所定义的地址格式，而是使用现有规格中所保留的地址。10-bit 定址并不会影响现有的 7-bit 定址功能，采用 7-bit 与 10-bit 定址的器件可以连接到相同的 IC 总线上，而两种形式的器件也可以使用在标准、快速或高速模式系统中，虽然多数的 IC 器件都还是采用 7-bit 定址，然而设计工程师仍可以利用多个 IC 总线连接端口或多功器/交换器来达成总线上较小数量的器件，作为另一个解决这个定址的考量。 IC 与 SMBus 比较 由 Intel 在 1990 所开发的系统管理总线 (SMBus, System Management Bus)，属于 IC 总线常见的衍生规格，
8、通常可与 IC 兼容，两个总线都采用两线式通信方式，并且都拥有可定址的从属端，其中 SMBus 的最高数据传输率只有 100 kbps，因此需要经过特别处理，才能使用在拥有较高传输率 IC 的系统中，其他的差异还包括计时与最小时钟速率、电压位准、提升电阻值与电流位准，新的 IC 器件已经陆续加入 SMBus 的功能，如可以依特定应用需求将计时 (timeout) 功能加以开启或关闭 下面是I2C 总线的一些特征 只要求两条总线线路一条串行数据线SDA 一条串行时钟线SCL 每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机从机关系软件设定地址主机可以作为主机发送器或主机接收器 它是
9、一个真正的多主机总线如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏 串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s 快速模式下可达400kbit/s 高速模式下可达3.4Mbit/s 片上的滤波器可以滤去总线数据线上的毛刺波保证数据完整SPI总线：一种串行传输方式,三线制,网上可找到其通信协议和用法的 3根线实现数据双向传输 串行外围接口 Serial peripheral interfaceSPI协议简介一 SPI协议概括SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先
10、在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200.SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时
11、钟），CS（片选）。（1）SDO 主设备数据输出，从设备数据输入（2）SDI 主设备数据输入，从设备数据输出（3）SCLK 时钟信号，由主设备产生（4）CS 从设备使能信号，由主设备控制其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升
12、沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。 要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为
13、SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。AT91RM9200的SPI接口主要由4个引脚构成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整个SPI总线的公用时钟，MOSI、MISO作为主
14、机，从机的输入输出的标志，MOSI是主机的输出，从机的输入，MISO 是主机的输入，从机的输出。/SS是从机的标志管脚，在互相通信的两个SPI总线的器件，/SS管脚的电平低的是从机，相反/SS管脚的电平高的是主机。在一个SPI通信系统中，必须有主机。SPI总线可以配置成单主单从，单主多从，互为主从。SPI的片选可以扩充选择16个外设,这时PCS输出=NPCS,说NPCS03接4-16译码器,这个译码器是需要外接4-16译码器，译码器的输入为NPCS03，输出用于16个外设的选择。二 SPI协议举例SPI是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在s
15、ck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。 假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。 那么第一个上升沿来的时候 数据将会是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到来的时候，sdi上的电平将所存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在 8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成里一个spi时序。举例：假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuff=0x55，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍:假设上升沿发送数据 这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。其中ss引脚作为主机的时候，从机可以把它拉底被动选为从机，作为从机的是时候，可以作为片选脚用。根据以上分析，一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据主机的命令准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。 SPI 总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信:一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO;用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;可以当作
