SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。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。有关“spi通信速率是怎么决定的 spi最大传输速率是多少”的话题,下文将给出详细的介绍。

 

1.spi通信速率是怎么决定的
 

spi通信速率是由I2C协议规定的,它规定了100K,400K和3.4M三种速率(bps)。SPI是一种事实标准,由Motorola开发,并没有一个官方标准。已知的有的器件SPI已达到50Mbps。具体到产品中SPI的速率主要看主从器件SPI控制器的性能限制。

 

SPI最大传输速率受以下几个条件影响:

1)SPI的最大时钟频率;

2)CPU处理SPI数据的能力;

3)输出端驱动能力(PCB所允许的最大信号传输速率);

 

spi通信速率是怎么决定的 spi最大传输速率是多少

(图片来源于互联网)

 

2.spi最大传输速率是多少

 

SPI模块的最大时钟频率为系统时钟频率的1/2。虽然SPI的传输速率主要受限于CPU处理SPI数据的能力,但在同另一个非常高速率的SPI设备通讯时,SPI的最大时钟频率将有可能制约其传输速率。

 

通常情况下,考虑到系统中CPU有可能需要处理其他任务,以及对所接收SPI数据的具体运算处理方法,CPU处理SPI数据的能力将影响到整体的传输速率。

 

例如,系统在收到SPI数据后只是作简单的累加。如果当前SPI模块的时钟频率是1/2系统时钟频率,接收每一个SPI byte将需要16个系统时钟周期。那么在下一笔SPI数据接收到之前CPU有足够的时间来处理当前数据,此时SPI的最大传输速率即为系统时钟的1/2。

 

接下来考虑另外一种情形,假设CPU有50%的时间用于处理其他任务,同时对所接收到的每byte SPI数据,需要100个系统时钟周期来作运算处理。每接收1 byte SPI数据,CPU需要100个时钟周期来作处理,同时需要100个时钟周期来处理其他任务,因此总共需要消耗200个系统时钟周期。

 

最后要考虑的因素是输出节点的驱动力。PCB上的微量电容和器件引脚的输出阻抗相结合,将会形成一个低通滤波器,限制设备间信号的传输速度。通常该滤波器的截止频率可以近似为:Fmax = 1 /(2 × π × Rdrive * Ctrace);其中Rdrive是所驱动的最大阻抗值,Ctrace表示输出节点所驱动的所有微量电容的总和。在固定阻抗条件下,电路的微量电容将成为制约SPI传输速率的因素。系统中如果设备间的距离非常短(Ctrace较小值),那么CPU的处理能力或SPI的时钟频率将是主要限制因素。如果系统中总线上有多个SPI设备,同时设备间的连线很长(Ctrace较大值),那么输出驱动能力将制约SPI的传输速率。

 

spi通信速率是怎么决定的 spi最大传输速率是多少

(图片来源于互联网)

 

3.spi的工作原理

 

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MISO(主设备数据输入)、MOSI(主设备数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。

 

(1)MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入,从设备数据输出;

(2)MOSI– Master Output Slave Input,主设备数据输出,从设备数据输入;

(3)SCLK – Serial Clock,时钟信号,由主设备产生;

(4)CS – Chip Select,从设备使能信号,由主设备控制。

 

spi通信速率是怎么决定的 spi最大传输速率是多少

(图片来源于互联网)