SPI通信
SPI通信とは
マイクロコントローラとその周辺ICの間でよく使用されるインターフェースの1つ
センサー、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、シフト・レジスタ、SRAMなどとマイクロコントローラの接続に使用される。
メインとサブノードがあり、クロックを生成する方がメインとされる。
メインでサブノードを操作する。
例：mbedで温度センサの値を取得する場合
mbed側がメイン、温度センサ側がサブノード。
特徴
一つのメインから、複数のサブノードを操作可能
ただし、複数の機器同時にデータの通信は出来ない。
I2C等に比べて、通信速度が早い。(対応しているクロック周波数が高い)
CSにて、デバイスを選択
送受信(MOSI,MISO)同時にデータの送受信が可能
必要なライン
メイン側：
CS：チップセレクト
使用するサブノード(IC)を選択するのに使用される。
メインがCSのHigh、Lowを設定する。
基本は、データを送りたい時に、Low、データを送らない時はHighにすることが多い。
これは、ICによる為、使用するICのデータシートを参照する。
CSを複数ノード選択状態にすると、サブノードからデータが送信されているのか、メインが判別出来ず
壊れる可能性がある。
SCLK：クロック
データの送受信のタイミングに使用される。
MOSI(Master Out Slave In)：データを送信
データを送る
MISO(Master In Slave Out)：データを受信
送られたデータを受け取る
サブノード側：
SDO(Serial Data Out)：データを送信
SDI(Serial Data In)：データを受信
※ICによって、MOSIだったり、SDIだったり書かれるので、混同しない様に、意味を考えるとよい。
接続：
https://scrapbox.io/files/63210f4fc4ad2f001d6e0bff.svg
※サブノードでも、MOSI,MISOが使われる場合がある。
その場合は、MOSIどうし、MISOどうしを接続する。
データの同期
シリアル・クロックのエッジによって、データのシフト／サンプリング処理を同期する。
クロックの立上がりエッジと立下がりエッジのうちどちらでデータをサンプリング／シフトするかを選択する。
SPIを介して送信されるデータのビット数については、各デバイスのデータシートを参照する。
メインでは、サブノードの要件に適合するように、CPOLビット、CPHAビットによって、クロックの極性と位相を選択する。
アイドル状態とは：
送信を開始するためにCSがハイからローに遷移するまでの間
送信を終了するためにCSがローからハイに遷移するまでの間
CPOL(Clock POLarity)ビットとは
アイドル状態におけるクロック信号の極性を設定する。
CPHA(Clock PHAse)ビットとは
クロックの位相を選択する
データのサンプリング／シフトにクロックの立上がりエッジと立下がりエッジのうち、どちらを使用するのかを設定する。
table:SPI
SPIモード CPOL CPHA アイドル状態のクロックの極性 データのサンプリング／シフトに使われるクロックの位相
0 0 0 Low データを立上がりエッジでサンプリング、立下がりエッジでシフト
1 0 1 Low データを立下がりエッジでサンプリング、立上がりエッジでシフト
2 1 0 High データを立下がりエッジでサンプリング、立上がりエッジでシフト
3 1 1 High データを立上がりエッジでサンプリング、立下がりエッジでシフト
※どのモードで通信を行うかは、サブノードの仕様によって決定する。
クロックの立下りエッジとは
クロックの信号が、HighからLowになったタイミング
クロックの立ち上がりエッジとは
クロックの信号が、LowからHighになったタイミング
データ通信の流れ
SPIモード0の場合
メインによって、CSをHighからLow設定に設定し、サブノードを選択する。
モード0の場合、アイドル状態のクロック極性が、Lowの為、
CSがHighからLowになる間、クロックはLowの状態になる。
CSがLowになった後、クロックがLowからHighになった時に、データの格納が開始される。
データを立下がりエッジになった時でサンプリング、立上がりエッジでシフトなので、
クロックが、HighからLowになった時に、その時のMISO,MOSIのデータを取得する。
次のクロックのLowからHighになったタイミングで、格納する場所が隣のビットに移動(シフト)する。
これを繰り返すことにより、送信する為のデータを格納していく。
参考：
DAC
参照：
P961
SPI参考資料
https://www.youtube.com/watch?v=HLCTDL_5QWw
SPI通信設定(レジスタ)：
その他、参考
CPOLの設定方法について調べる必要がある。
関連：