Что такое SPI
SPI (Serial Peripheral Interface) — синхронный последовательный интерфейс для скоростного обмена между микроконтроллером и периферией: памятью, дисплеями, АЦП, радиомодулями, картами SD. В отличие от UART, SPI имеет отдельную линию тактирования и работает по схеме «ведущий-ведомый», обеспечивая высокую скорость.
Линии и схема
Классический SPI использует четыре линии:
- SCK — тактовый сигнал (от ведущего);
- MOSI — данные от ведущего к ведомому;
- MISO — данные от ведомого к ведущему;
- SS/CS — выбор ведомого (отдельная линия на каждое устройство).
Обмен полнодуплексный: с каждым тактом бит уходит и бит приходит одновременно. Несколько ведомых подключают к общим SCK/MOSI/MISO, выбирая нужного своей линией CS.
Режимы (CPOL/CPHA)
Момент выборки данных задают два параметра: CPOL (полярность такта в покое) и CPHA (фаза — по какому фронту защёлкивать бит). Их сочетание даёт четыре режима (0…3). Ведущий и ведомый должны работать в одном режиме, иначе данные читаются неверно.
Скорость и применение
SPI быстр (единицы-десятки МГц и выше) и прост аппаратно, но требует отдельной линии CS на каждое устройство и не имеет встроенного подтверждения приёма. Применяется там, где нужна скорость на короткой дистанции: флеш-память, дисплеи, датчики, ЦАП/АЦП, радиотрансиверы.
Частые вопросы
Чем SPI отличается от I²C?
SPI быстрее и проще, полнодуплексный, но требует 4 линии и отдельный CS на каждое устройство. I²C — всего 2 линии с адресацией, но медленнее и полудуплексный. SPI выбирают ради скорости, I²C — ради экономии выводов.
Что делать, если данные искажаются?
Проверьте совпадение режима (CPOL/CPHA) ведущего и ведомого, порядок бит (MSB/LSB вперёд) и скорость — на высокой частоте важны короткие линии и согласование.
Итоги
SPI — быстрый синхронный полнодуплексный интерфейс «ведущий-ведомый» на четырёх линиях (SCK, MOSI, MISO, CS). Ключ к работе — единый режим CPOL/CPHA и отдельная линия выбора на каждое устройство. Идеален для скоростной периферии на короткой дистанции.
Смотрите также: I²C · UART · Распиновки · АЦП/ЦАП.