האם ידעת שהממשק היקפי הטורי ( SPI ) הוא המפתח במכשירים רבים? זה מאפשר שיחות חלקות בין מיקרו-בקרים ומעגלים היקפיים.
SPI נוצר על ידי מוטורולה בשנות ה-80. זה חיוני במחשבים ובמערכות משובצות . פרוטוקול זה תומך בתקשורת טורית, סינכרונית ודו-כיוונית. זה מאפשר לנתונים לעבור בין ציוד היקפי שונים. אלה כוללים אוגרי משמרות, שבבי זיכרון, מרחיבים, כרטיסי SD, חיישנים ומיקרו-בקרים אחרים.
נקודות עיקריות:
- ממשק היקפי טורי ( SPI ) הוא פרוטוקול חיוני לתקשורת בהתקן .
- SPI פותח על ידי מוטורולה בשנות ה-80 ומאז זכה לאימוץ נרחב.
- SPI מאפשר תקשורת סינכרונית ודופלקס מלא בין מיקרו-בקרים והתקנים היקפיים.
- הוא תומך בהתקנים היקפיים שונים, כולל שבבי זיכרון, חיישנים ואוגרי משמרות.
- SPI נמצא בשימוש נרחב במחשבים, מערכות משובצות , התקני IoT וממשקי תצוגה.
מה זה SPI ואיך זה עובד?
SPI ראשי תיבות של Serial Peripheral Interface . זו דרך לשלוח נתונים אחד בכל פעם. זה קורה בין מכשיר ראשי לבין מכשיר אחד או יותר העוקבים אחר ההובלה שלו.
תקשורת זו משתמשת בהגדרת מאסטר-עבד. המכשיר הראשי שולט בתקשורת. זה מדבר עם המכשירים ההיקפיים, שהם העבדים.
לתקשורת SPI יש ארבעה חלקים עיקריים:
- אות שעון כדי לשמור על סנכרון נתונים
- קו קלט נתונים לאותות לבקר
- קו פלט נתונים לאותות מהבקר
- אות בחירת שבב לבחירת ההתקן הפעיל
עם SPI, הנתונים נעים בזמן עם אות השעון. המשמעות היא שכל תקתוק שעון שולח מעט נתונים. זוהי דרך אמינה להעביר מידע.
SPI יכול לעבוד בשני מצבים. דופלקס מלא מאפשר לנתונים לעבור לשני הכיוונים בבת אחת. חצי דופלקס גם מאפשר לנתונים לעבור לשני הכיוונים, רק לא באותו זמן. שני המצבים עוזרים למכשירים לתקשר היטב.
ההגדרה של SPI והנעת הנתונים המסונכרנים שלו הופכים אותו לשימושי עבור הרבה טכנולוגיה. זה נהדר עבור מערכות משובצות , גאדג’טים של IoT וחיבור מיקרו-בקרים עם מכשירים אחרים.
SPI מאפשר חילופי נתונים יעילים וגמישים בין מיקרו-בקרים והתקנים היקפיים.
היתרונות של SPI:
- תקשורת טורית סינכרונית: באמצעות SPI, מכשירים מדברים בצורה ברורה ומסונכרנת, ומוודאים שההודעה עוברת כמו שצריך.
- ארכיטקטורת מאסטר-עבד: הגדרה זו פירושה תפקידים ברורים. ההתקן הראשי מוביל, מבטיח תקשורת מסודרת עם מכשירים.
- גמישות: העיצוב של SPI מתאים לצרכים רבים. זה יכול להתמודד עם צ’אטים מלאים וחצי דופלקסים.
- העברת נתונים במהירות גבוהה: זה מהיר, מתאים לשימוש בזמן אמת וגאדג’טים מהירים.
- אימוץ נרחב: מכשירים רבים משתמשים ב-SPI, מה שמקל על מציאת חלקים תואמים.
לאחר מכן, ניכנס לשמות ולהגדרה של SPI. זה יעזור לנו להבין טוב יותר את השימושים המעשיים שלו.
מוסכמות ותצורות של מתן אות SPI
בהגדרת SPI 4 חוטים, לכל אות יש שם מיוחד. אות השעון נקרא השעון הטורי (SCK). אות הנתונים העובר מהציוד ההיקפי לבקר נקרא יציאה היקפית/בקר ב- (POCI). ואות בחירת השבב ידוע בשם בחירת שבב (CS).
בתצורה הסטנדרטית , קווי SCK, POCI ו-PICO מתחברים ישירות. הגדרה זו מאפשרת לבקר לדבר ישירות עם כל ציוד היקפי. ובכל זאת, כל ציוד היקפי מקבל קו בחירת שבבים משלו. המשמעות היא שהבקר יכול לבחור עם איזה ציוד היקפי לדבר בכל עת.
בתצורת Daisy-chain , יש רק קו בחירת שבב אחד עבור כל הציוד ההיקפי. הגדרה זו מאפשרת לנתונים לזרום מציוד היקפי אחד למשנהו, כמו שרשרת. אבל, רק הציוד ההיקפי האחרון שולח נתונים בחזרה לבקר.
וריאציות ומצבי SPI
SPI הוא פרוטוקול תקשורת גמיש. הוא מציע וריאציות ומצבים שונים עבור מכשירים שונים. זה הופך את ממשק SPI להתאמה, ומכסה מכשירים ושימושים רבים.
גישת שלושה חוטים: ל-SPI יש גרסת שלושה חוטים. זה משלב את קווי ה-MOSI וה-MISO לתוך חוט אות אחד. זה מקטין את ספירת החוטים אבל מאפשר רק תקשורת חד-כיוונית בכל פעם.
קוטביות שעון ושלב השעון: ל-SPI יש גם קוטביות שעון משתנה (CPOL) ופאזת שעון (CPHA). אלה משפיעים על האינטראקציה בין נתונים ואותות שעון. מצב האות הסרק נקבע על ידי קוטביות השעון . שלב השעון קובע כאשר הנתונים נדגמים או מוזזים. התאמת אלה יכולה לעזור ל-SPI להתאים מכשירים שונים.
מצבי SPI: ערבוב CPOL ו-CPHA יוצר ארבעה מצבי SPI. כל מצב מגדיר זמני העברת נתונים ודגימה. זה מאפשר ל-SPI להתאים למכשירים ולצרכים שונים.
להלן טבלה המסכמת את ארבעת מצבי SPI:
| מצב SPI | CPOL | CPHA | הנתונים הועברו החוצה | נתונים הועברו פנימה | נתונים מדגימים |
|---|---|---|---|---|---|
| מצב 0 | 0 | 0 | קצה מוביל | קצה נגרר | קצה מוביל |
| מצב 1 | 0 | 1 | קצה מוביל | קצה מוביל | קצה נגרר |
| מצב 2 | 1 | 0 | קצה נגרר | קצה מוביל | קצה מוביל |
| מצב 3 | 1 | 1 | קצה נגרר | קצה נגרר | קצה נגרר |
הערה: הגדרות ה-CPOL וה-CPHA יכולות להשתנות על סמך השימוש ב-SPI וההתקן.
המצבים והווריאציות השונות של SPI מאפשרים למפתחים להתאים את הממשק. הם יכולים לענות על הצרכים הספציפיים של המכשירים שלהם. גמישות זו מסייעת לתקשורת חלקה ויעילה בין מערכות.
יישומים של SPI
SPI ראשי תיבות של Serial Peripheral Interface. זה נמצא בשימוש נרחב בתעשיות שונות לתקשורת. הוא מחבר מיקרו-בקרים עם התקנים היקפיים ביעילות. תקשורת זו היא המפתח להרבה מכשירים ולתפקודיהם.
מערכות מוטמעות
במערכות משובצות, SPI הוא סופר חשוב. זה מאפשר למיקרו-בקרים לדבר עם מכשירים כמו יחידות זיכרון ועוד. זה חיוני לתכנון מערכות שעובדות בצורה חלקה ביחד.
האינטרנט של הדברים (IoT)
SPI הוא גדול גם ב- IoT , חיבור מכשירים עם חיישנים ועוד. זה עוזר לאסוף ולשלוח נתונים בזמן אמת לניתוח. העברת הנתונים המהירה שלו מושלמת עבור הצורך של IoT במהירות ובאמינות.
תקשורת אלחוטית
עבור תקשורת אלחוטית , SPI הוא שחקן מפתח. זה עוזר למכשירים כמו סמארטפונים להתחבר ל-Wi-Fi או Bluetooth. זה מבטיח שיתוף נתונים מהיר ואמין בטונות של מכשירים אלחוטיים.
ממשק תצוגה
SPI חיוני גם עבור ממשקי תצוגה, בעבודה עם מכשירי LCD ו-OLED. הוא שולח נתונים במהירות לתצוגות, ומציג מידע חשוב ופריטים חזותיים. המהירות והגמישות שלו הופכים אותו למעולה עבור מוצרי אלקטרוניקה, מכוניות ועוד.
סיכום
פרוטוקול Serial Peripheral Interface (SPI) הוא כעת שחקן מפתח בתקשורת מחשבים ומערכות משובצות. זה מאפשר למיקרו-בקרים ולהתקנים היקפיים לדבר זה עם זה ביעילות. הרבגוניות הזו הפכה את SPI לבחירה המובילה עבור יישומים טכנולוגיים שונים.
SPI זורח מכיוון שהוא יכול להעביר נתונים במהירות. זה הופך את התקשורת בין המכשירים למהירה וחלקה. בנוסף, זה קל למפתחים להשתמש בשל צורכי החומרה הפשוטים שלו. הוא יכול לשלוח ולקבל נתונים בו-זמנית, מה שמגביר את היעילות שלו.
יתרון נוסף עבור SPI הוא איך זה עובד עם מכשירים רבים בו זמנית. תכונה זו עוזרת להפגיש הרבה ציוד היקפי בקלות בתוך מערכת. השימוש הרחב שלו, התקורה המינימלית וההגדרה הגמישה שלו פירושם ש-SPI הוא בחירה מוצקה לתקשורת טכנולוגית.
SPI מצטיין בהמון תחומים כמו מערכות משובצות, IoT, טכנולוגיה אלחוטית ותצוגות. היתרונות ויכולת ההסתגלות שלו מבטיחים שהוא ימשיך לשחק תפקיד חיוני בעתיד הטכנולוגיה. עם כל מה שהוא מציע, SPI חיוני לשיחות חלקות ומהימנות במכשיר.
שאלות נפוצות
מה זה SPI?
SPI פירושו ממשק היקפי טורי. זו דרך שבה מחשבים מדברים לחלקים מסוימים במרחקים קצרים. הוא מקשר בין בקר ראשי וחלקים רבים אחרים הנקראים מעגלים משולבים (ICs).
איך עובד SPI?
ב-SPI, מכשיר ראשי שולט בדיבור עם מכשירים אחרים. זה נעשה ביט אחד בכל פעם, בעקבות אות שעון. זה יכול לשלוח ולקבל נתונים בו-זמנית או רק בדרך אחת.
מהן מוסכמות ותצורות שמות האותות ב-SPI?
לאותות ב-SPI יש שמות מיוחדים. אות השעון נקרא שעון טורי (SCK). אות הנתונים העובר מהחלק לבקר הוא יציאה היקפית/כניסה של בקר (POCI). כדי לבחור חלק לדבר איתו, יש אות בחירת שבב (CS). בדרך כלל, SCK, POCI וקו נוסף משותפים, אבל לכל חלק יש CS משלו. עם הגדרת שרשרת דייזי, רק קו CS אחד משותף לכל החלקים.
מהן הווריאציות והאופנים של SPI?
SPI יכול לעבוד אחרת, כמו עם הגדרה של שלושה חוטים או עם הגדרות שעון מגוונות. הגדרת שלושת החוטים משלבת שני אותות לאחד, לצ’אטים פשוטים יותר קדימה ואחורה. הגדרות השעון מכוונות את האופן שבו נתונים ואותות שעון מתיישרים. ישנן ארבע דרכים לערבב את ההגדרות הללו, וליצור מצבי SPI.
מהם היישומים של SPI?
SPI נמצא בכל מקום בתחום הטכנולוגיה, ועוזר למוחות מחשב זעירים לדבר עם חלקים אחרים. זה בגאדג’טים, מסכים, הגדרות אלחוטיות, בדיקות נתונים מהירות, חיישנים חכמים ואחסון. זה מאוד חשוב לבניית מכשירים חכמים.