MISINGI YA SERA YA MAWASILIANO YA SPI: Hatua 13

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Unapounganisha microcontroller kwa sensa, onyesho, au moduli nyingine, je! Unafikiria jinsi vifaa hivi viwili vinavyozungumzana? Wanasema nini hasa? Wanawezaje kuelewana?

Mawasiliano kati ya vifaa vya elektroniki ni kama mawasiliano kati ya wanadamu. Pande zote mbili zinahitaji kuzungumza lugha moja. Katika elektroniki, lugha hizi huitwa itifaki za mawasiliano. Kwa bahati nzuri kwetu, kuna itifaki chache tu za mawasiliano ambazo tunahitaji kujua wakati wa kujenga miradi mingi ya umeme ya DIY. Katika safu hii ya nakala, tutajadili misingi ya itifaki tatu zinazojulikana zaidi: Interface Sheripheral (SPI), Mzunguko wa Jumuishi (I2C), na mawasiliano ya Universal Asynchronous Receiver / Transmitter (UART). Kwanza, tutaanza na dhana kadhaa za kimsingi juu ya mawasiliano ya elektroniki, kisha tueleze kwa undani jinsi SPI inavyofanya kazi. Katika nakala inayofuata, tutajadili mawasiliano yanayotokana na UART, na katika nakala ya tatu, tutatumbukia kwenye I2C. SPI, I2C, na UART ni polepole kidogo kuliko itifaki kama USB, ethernet, Bluetooth, na WiFi, lakini ni rahisi zaidi na hutumia vifaa vya chini vya vifaa na mfumo. SPI, I2C, na UART ni bora kwa mawasiliano kati ya wadhibiti microcontroller na kati ya microcontroller na sensorer ambapo idadi kubwa ya data ya kasi haina haja ya kuhamishwa.

Hatua ya 1: SERIAL VS. MAWASILIANO YA PARALLEL

Vifaa vya elektroniki huzungumza kwa kila mmoja kwa kutuma bits ya data kupitia waya zilizounganishwa kati ya vifaa. Kidogo ni kama barua kwa neno, isipokuwa badala ya herufi 26 (katika alfabeti ya Kiingereza), kidogo ni binary na inaweza kuwa 1 au 0. Bits huhamishwa kutoka kifaa kimoja hadi kingine kwa mabadiliko ya haraka ya voltage. Katika mfumo unaofanya kazi saa 5 V, kidogo 0 huwasiliana kama pigo fupi la 0 V, na kidogo 1 huwasiliana na pigo fupi la 5 V.

Biti za data zinaweza kupitishwa ama kwa sura inayofanana au ya serial. Katika mawasiliano yanayofanana, bits za data zinatumwa kwa wakati mmoja, kila moja kupitia waya tofauti. Mchoro ufuatao unaonyesha usafirishaji sawa wa herufi "C" kwa binary (01000011):

Hatua ya 2:

Katika mawasiliano ya serial, bits hutumwa moja kwa moja kupitia waya moja. Mchoro ufuatao unaonyesha usafirishaji wa herufi "C" kwa binary (01000011):

Hatua ya 3:

Hatua ya 4: UTANGULIZI WA MAWASILIANO YA SPI

SPI ni itifaki ya mawasiliano ya kawaida inayotumiwa na vifaa vingi tofauti. Kwa mfano, moduli za kadi ya SD, moduli za msomaji wa kadi ya RFID, na transmita / vipokezi visivyo na waya vya 2.4 GHz vyote vinatumia SPI kuwasiliana na watawala wadogo.

Faida moja ya kipekee ya SPI ni ukweli kwamba data inaweza kuhamishwa bila usumbufu. Idadi yoyote ya bits inaweza kutumwa au kupokelewa kwa mkondo unaoendelea. Na I2C na UART, data inatumwa kwenye pakiti, zilizo na idadi maalum ya bits. Kuanza na kuacha hali hufafanua mwanzo na mwisho wa kila pakiti, kwa hivyo data hukatizwa wakati wa usafirishaji. Vifaa vinavyowasiliana kupitia SPI viko katika uhusiano wa bwana-mtumwa. Bwana ni kifaa cha kudhibiti (kawaida ni mdhibiti mdogo), wakati mtumwa (kawaida sensa, onyesho, au chip ya kumbukumbu) huchukua maagizo kutoka kwa bwana. Usanidi rahisi zaidi wa SPI ni bwana mmoja, mfumo mmoja wa mtumwa, lakini bwana mmoja anaweza kudhibiti mtumwa zaidi ya mmoja (zaidi hapa chini).

Hatua ya 5:

Hatua ya 6:

MOSI (Pato la Mwalimu / Ingizo la Mtumwa) - Mstari wa bwana kutuma data kwa mtumwa.

MISO (Uingizaji wa Mwalimu / Pato la Mtumwa) - Mstari wa mtumwa kutuma data kwa bwana.

SCLK (Saa) - Mstari wa ishara ya saa.

SS / CS (Chagua Mtumwa / Chagua Chip) - Mstari wa bwana kuchagua ni mtumwa gani wa kutuma data kwake

Hatua ya 7:

* Katika mazoezi, idadi ya watumwa imepunguzwa na uwezo wa mfumo, ambayo hupunguza uwezo wa bwana kubadili kwa usahihi kati ya viwango vya voltage.

Hatua ya 8: JINSI SPI INAFANYA KAZI

SAA

Ishara ya saa inalinganisha pato la data kutoka kwa bwana hadi sampuli ya bits na mtumwa. Kidogo cha data huhamishwa katika kila mzunguko wa saa, kwa hivyo kasi ya uhamishaji wa data imedhamiriwa na masafa ya ishara ya saa. Mawasiliano ya SPI daima huanzishwa na bwana kwani bwana husanidi na hutengeneza ishara ya saa.

Itifaki yoyote ya mawasiliano ambapo vifaa vinashirikiana na ishara ya saa hujulikana kama sawa. SPI ni itifaki ya mawasiliano inayofanana. Pia kuna njia za asynchronous ambazo hazitumii ishara ya saa. Kwa mfano, katika mawasiliano ya UART, pande zote mbili zimewekwa kwa kiwango cha baud kilichopangwa tayari ambacho huamuru kasi na muda wa usambazaji wa data.

Ishara ya saa katika SPI inaweza kubadilishwa kwa kutumia mali ya saa ya polarity na awamu ya saa. Mali hizi mbili hufanya kazi pamoja kufafanua wakati bits zinatolewa na wakati zinachukuliwa sampuli. Polarity saa inaweza kuweka na bwana kuruhusu bits kuwa pato na sampuli juu ya ama kupanda au kushuka kwa mzunguko wa saa. Awamu ya saa inaweza kuwekwa kwa pato na sampuli kutokea kwenye makali ya kwanza au makali ya pili ya mzunguko wa saa, bila kujali ikiwa inakua au inashuka.

MTUME CHAGUA

Bwana anaweza kuchagua ni mtumwa gani anataka kuzungumza naye kwa kuweka laini ya CS / SS ya mtumwa kwa kiwango cha chini cha voltage. Katika hali ya uvivu, isiyo ya kupitisha, laini ya kuchagua mtumwa huhifadhiwa kwa kiwango cha juu cha voltage. Pini nyingi za CS / SS zinaweza kupatikana kwa bwana, ambayo inaruhusu watumwa wengi kupigwa waya sawa. Ikiwa kuna pini moja tu ya CS / SS iliyopo, watumwa wengi wanaweza kushonwa kwa bwana kwa kushtakiwa.

MULTIPLE ANATUMIA SPI

inaweza kusanidiwa ili kufanya kazi na bwana mmoja na mtumwa mmoja, na inaweza kuanzishwa na watumwa wengi wanaodhibitiwa na bwana mmoja. Kuna njia mbili za kuunganisha watumwa wengi kwa bwana. Ikiwa bwana ana pini nyingi za kuchagua watumwa, watumwa wanaweza kuwekewa waya sawa na hii:

Hatua ya 9:

Hatua ya 10:

MOSI NA MISO

Bwana hutuma data kwa mtumwa kidogo kidogo, kwa safu kupitia laini ya MOSI. Mtumwa hupokea data iliyotumwa kutoka kwa bwana kwenye pini ya MOSI. Takwimu zilizotumwa kutoka kwa bwana kwenda kwa mtumwa kawaida hutumwa na muhimu zaidi kwanza. Mtumwa anaweza pia kutuma data kwa bwana kupitia laini ya MISO kwa mfululizo. Takwimu zilizotumwa kutoka kwa mtumwa kurudi kwa bwana kawaida hutumwa na kidogo muhimu kwanza. HATUA ZA UWASILISHAJI WA DATA YA SPI 1. Bwana hutoa ishara ya saa:

Hatua ya 11:

Ikiwa pini moja tu ya kuchagua mtumwa inapatikana, watumwa wanaweza kufungwa minyororo kama hii:

Hatua ya 12:

MOSI NA MISO

Bwana hutuma data kwa mtumwa kidogo kidogo, kwa safu kupitia laini ya MOSI. Mtumwa hupokea data iliyotumwa kutoka kwa bwana kwenye pini ya MOSI. Takwimu zilizotumwa kutoka kwa bwana kwenda kwa mtumwa kawaida hutumwa na muhimu zaidi kwanza.

Mtumwa anaweza pia kutuma data kwa bwana kupitia laini ya MISO kwa mfululizo. Takwimu zilizotumwa kutoka kwa mtumwa kurudi kwa bwana kawaida hutumwa na kidogo muhimu kwanza.

HATUA ZA UHAMASISHO WA DATA

* Kumbuka Picha zimeorodheshwa Oboe unaweza kutofautisha kwa urahisi

1. Bwana hutoa ishara ya saa:

2. Bwana hubadilisha pini ya SS / CS kwa hali ya chini ya umeme, ambayo inamsha mtumwa:

3. Bwana anatuma data kidogo kwa wakati kwa mtumwa kando ya laini ya MOSI. Mtumwa anasoma bits kama zinapokelewa:

4. Ikiwa jibu linahitajika, mtumwa hurudisha data kidogo kwa wakati kwa bwana kando ya laini ya MISO. Bwana anasoma bits kama zinapokelewa:

Hatua ya 13: FAIDA NA HASARA ZA SPI

Kuna faida na ubaya wa kutumia SPI, na ikiwa utapewa chaguo kati ya itifaki tofauti za mawasiliano, unapaswa kujua wakati wa kutumia SPI kulingana na mahitaji ya mradi wako:

FAIDA

Hakuna kuanza na kusimamisha bits, kwa hivyo data inaweza kutiririka mfululizo bila usumbufu Hakuna mfumo mgumu wa kushughulikia mtumwa kama I2C Kiwango cha juu cha uhamishaji wa data kuliko I2C (karibu mara mbili kwa kasi) Tenganisha mistari ya MISO na MOSI, kwa hivyo data inaweza kutumwa na kupokelewa wakati huo huo wakati

HASARA

Inatumia waya nne (I2C na UART hutumia mbili) Hakuna kukubali kuwa data imepokea vizuri (I2C ina hii) Hakuna aina ya makosa ya kuangalia kama usawa katika UART Inaruhusu tu bwana mmoja Tumaini nakala hii imekupa uelewa mzuri ya SPI. Endelea sehemu ya pili ya safu hii ili ujifunze juu ya mawasiliano yanayotokana na UART, au sehemu ya tatu ambapo tunazungumzia itifaki ya I2C.

Ikiwa una maswali yoyote, jisikie huru kuuliza katika sehemu ya maoni, tuko hapa kusaidia. Na hakikisha kufuata

Salamu: M. Junaid