SPIは、 センサー からSDカード上のデータ ストレージまで、さまざまなアプリケーションで使用できます。SPIが特定のアプリケーションでどのように優位性を発揮するかを学びます
SPIとは何ですか?
SPIはSerial Peripheral Interfaceの略で、事実上の同期通信バス標準です。1980年代にモトローラによって開発されたSPIは、シンプルな実装と高速データ転送機能の両方を誇ります。これらの理由から、SPIは、センサーからカメラ レンズの制御、通信、SDカードへのデータ保存まで、 さまざまなアプリケーションで使用されています。SPI通信はマスター/スレーブ構成で行われ、単一のマスターが1つ以上のスレーブ デバイスを選択できます。
SPIプロトコルとバス構成
4線式シリアル バスとも呼ばれるSPIでは、通常、マスター コントローラーで4つのデータ ピンを使用する必要があります。SPIの設定に関する簡単なガイドを以下に示します。
1.SCLK (シリアル クロック信号) はマスター デバイスから出力されます。SCLKはデータ ビットがいつ送信されるかを指定します。
2.MOSI (マスター出力スレーブ入力) はマスターからスレーブにデータを送信し、MISO (マスター入力スレーブ出力) はスレーブからマスターにデータを送信します。
3.マスターが単一のクロックを生成する一方で、MOSIピンとMISOピンは必要に応じて同時に送信できるため、全二重動作が可能になります。
4.4番目の行はSS (スレーブ選択) と呼ばれ、バス上でアクティブなスレーブを指定します。SSでは、必要に応じてバスが複数のスレーブを使用できるようになります。
ユーザーがバス上に複数のスレーブを実装する場合、各スレーブはSCLK、MOSI、およびMISOラインを共有します。ただし、それぞれに個別のSSラインが必要になります。SSラインを別に持つということは、次の2つのことを意味します。
- スレーブの数に対する唯一の制限は、マスター コントローラーの出力容量です。
- 正式なアドレス指定スキームは必要ありません。
実際には、SPIは短距離アプリケーション向けであり、SSピンの数は最終的には扱いにくくなるため、このテクノロジは限られた数のスレーブ ノードに適しています。
SPI速度とハードウェア オプション
ハードウェアに関して言えば、SPIは実装が簡単なインターフェース方式であり、指定されたクロック制限がないため、非常に高速な速度を実現できます。電力要件も非常に低く、通信は通常3.3 Vまたは5 Vで行われます。事実上の標準として、ユーザーはSPIをアプリケーションのニーズに合わせて調整できます。これらの適応には以下が含まれます。
- 異なる単語の長さを作成する
- フロー制御ピンの追加
- MOSIとMOSIラインを1つにまとめた他のインターフェースを使用する
- ハードウェアコンポーネントをデイジーチェーン接続して、1つのデバイスにリンクされたMISOと別のデバイスにリンクされたMOSIとともにデータを渡す。これは、アドレス指定可能なLEDドライバで一般的な手法です。
SPIの柔軟性は特定のアプリケーションでは利点となりますが、ユーザーが各コンポーネントを慎重に指定しないと互換性の問題が発生する可能性もあります。