Cosa è lo standard SPI
SPI è l’acronimo di Serial Peripheral Interface. È un protocollo di comunicazione seriale full duplex. SPI utilizza 4 fili per comunicare tra i dispositivi. L’SPI è dotato di funzionalità di sincronizzazione hardware, ma esistono alcune implementazioni senza. Il cablaggio SPI è implementato con un singolo master e più nodi slave.
SPI utilizza 4 fili per comunicare
L’SPI è un bus seriale, ciò significa che i dati vengono inviati in serie un bit alla volta. SPI utilizza 4 fili per comunicare tra i dispositivi:
- MISO (Master In Slave Out) – La linea dati dal dispositivo Master al dispositivo Slave.
- MOSI (Master Out Slave In) – La linea dati dal dispositivo slave al dispositivo master.
- SCK (Serial Clock) – Segnale di clock che sincronizza la trasmissione dei dati tra due dispositivi .
- CS (Chip Select) – Identifica quale dei dispositivi slave attivare.
La linea di selezione del chip (CS) è una linea di selezione che consente al dispositivo master di scegliere uno dei tanti slave ad esso collegati. La linea di clock (CLK) è utilizzata da tutti i dispositivi collegati al bus SPI per sincronizzare le loro azioni l’una rispetto all’altra.
Master out slave in (MISO) è un pin di uscita su cui vengono inviati i dati dal master e che passa al pin di ingresso del dispositivo slave quando i dati devono essere ricevuti dal master dal dispositivo slave. Analogamente, Master in slave out (MOSI) entra nel pin di uscita del master quando i dati provengono dal mondo esterno attraverso questa linea e nel lato di ingresso dello slave quando ha nuove informazioni da trasmettere sul bus SPI.
SPI è un protocollo sincrono
Grazie alla possibilità di utilizzare la sincronizzazione hardware, SPI può supportare comunicazioni full duplex. L’SPI è stato ampiamente adottato come standard da molti microcontrollori e processori embedded grazie alla sua semplicità, velocità e basso costo. Utilizza 4 fili per la comunicazione tra i dispositivi: MISO, MOSI, CLK e CS (chip select). I primi due sono utilizzati per il trasferimento dei dati da master a slave e gli ultimi due per il trasferimento dei dati da slave a master.
L’SPI è un protocollo sincrono, il che significa che i dispositivi master e slave devono condividere un clock comune. Il dispositivo master avvia i trasferimenti di dati inviando un bit di avvio (solitamente un valore logico basso), seguito dall’indirizzo dello slave e da uno o più bit di dati da trasferire. Se sul bus sono presenti più dispositivi slave, ognuno di essi ha un proprio indirizzo e devono essere indirizzati singolarmente per poter leggere o scrivere i propri dati.
SPI un singolo master e più nodi slave.
Su ogni dispositivo SPI è presente un segnale di chip select separato che consente a più dispositivi su un singolo bus di condividere la stessa linea di clock e le stesse linee di dati, ma di essere selezionati individualmente dai rispettivi segnali CS in qualsiasi momento. Ciò consente di realizzare un sistema SPI con molti dispositivi.
Il segnale di clock determina quando il trasmettitore e il ricevitore possono inviare i dati. Ogni dispositivo collegato al bus SPI deve selezionare almeno un segnale di selezione slave per ogni segnale di selezione master utilizzato dal rispettivo master.
Il dispositivo Master avvia i trasferimenti di dati e ne controlla la tempistica. Genera i segnali di clock per ogni transazione, che vengono inviati a tutti i dispositivi slave tramite le rispettive linee MOSI. Il master carica quindi i dati sul bus SPI inviandoli sulla sua linea MISO non appena riceve un ACK valido da ciascun dispositivo slave che conferma la ricezione dei propri bit di indirizzo per stabilire la comunicazione.
Se ci sono più nodi slave, ogni nodo deve avere linee di chip select diverse. Ad esempio, CS0 può essere utilizzata per selezionare il primo dispositivo slave collegato a SPI0_MISO e SPI0_MOSI. Il secondo dispositivo slave può essere selezionato utilizzando CS1 (che si collega a SPI1_MISO e SPI1_MOSI).
CS2 può essere utilizzato per selezionare il terzo dispositivo slave, collegato a SPI2_MISO e SPI2_MOSI. Se si aggiunge un quinto o sesto nodo slave, si usa CS3 invece di CS2:
CS0 -> SPI0_MISO, SPI0_MOSI
CS1 -> SPI1_MISO, SPI1_MOSI
CS2 -> SPI2_MISO, SPI2_MOSI
CS3 -> SPI3_MISO, SPI3_MOSI
Conclusion
Il protocollo SPI è un metodo di comunicazione efficiente che può essere utilizzato in molte applicazioni. È stato implementato da molti controllori e microcontrollori come ATmega328P, che supporta la comunicazione SPI. L’interfaccia SPI può essere utilizzata in molte applicazioni come la conversione ADC, la trasmissione di dati tra microcontrollori e altro ancora. In questo articolo sono state trattate le basi della comunicazione SPI e la sua implementazione. Se siete interessati a saperne di più su questo argomento, restate collegati.
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