華大電子MCU-CIU32F011x3同步串行接口

12. 同步串行接口（ssp）
12.1. 模塊介紹
spi_iic 模塊可用作 spi 接口通信和 iic 接口通信，兩種功能同一時(shí)間只能選擇其中一種使用。該模塊集成兩種接口協(xié)議，節(jié)省資源的同時(shí)又能滿足不同的應(yīng)用需求。
12.2. 功能特點(diǎn)
12.2.1. spi 功能
• 支持主模式和從模式工作
• 可編程時(shí)鐘極性，采樣相位，支持 4 種模式
• 支持 1~32bit 傳輸
• 支持 5byte 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)緩沖
• 傳輸數(shù)據(jù)順序 msb 和 lsb
• 支持標(biāo)準(zhǔn)模式，三線模式
• 可觸發(fā)中斷的專用發(fā)送和接收標(biāo)志
12.2.2. iic 功能
• 支持主模式和從模式
• 主模式支持時(shí)鐘同步和總線仲裁
• 從模式支持在發(fā)送數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好或者接收緩沖器滿時(shí)候拉低 scl
• 從模式支持 7bit 地址或者 10bit 地址
• 從模式支持接收廣播地址
• 支持 5byte 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)緩沖
12.3. 功能說明
12.3.1. spi 工作模式
• 模式 0：時(shí)鐘空閑為 0，上升沿采樣，下降沿出數(shù)據(jù)
• 模式 1：時(shí)鐘空閑為 0，下降沿采樣，上升沿出數(shù)據(jù)
• 模式 2：時(shí)鐘空閑為 1，下降沿采樣，上升沿出數(shù)據(jù)
• 模式 3：時(shí)鐘空閑為 1，上升沿采樣，下降沿出數(shù)據(jù)
12.3.2. spi 接口模式
• 標(biāo)準(zhǔn)模式：通信線有 clk,cs,io0(mosi),io1(miso),一個(gè) clk 傳輸 1bit 數(shù)據(jù)
• 三線模式：通信線有 clk,cs,io0,接收和發(fā)送都通過 io0, 一個(gè) clk 傳輸 1bit 數(shù)據(jù)
12.3.3. spi 數(shù)據(jù)幀與內(nèi)部緩存
spi 可支持 1~32bit 幀數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)部集成了一個(gè) 40bit 的緩沖區(qū)，根據(jù)配置的數(shù)據(jù)幀長度不同，緩沖區(qū)能緩存的幀數(shù)也不一樣。數(shù)據(jù)幀長度<=8bit 時(shí)，緩沖區(qū)可容納 5 幀數(shù)據(jù)，8bit<數(shù)據(jù)幀長度16bit 時(shí)，緩沖區(qū)可容納 1 幀數(shù)據(jù)，當(dāng)緩沖區(qū)無法再容下一幀數(shù)據(jù)時(shí)，緩沖區(qū)滿標(biāo)志會(huì)置 1。
12.3.4. iic 主機(jī)時(shí)鐘同步和總線仲裁
iic 主機(jī)模式時(shí)，在多主機(jī)的應(yīng)用場景下，支持時(shí)鐘同步和總線仲裁。當(dāng)總線上連接了不止一個(gè)主機(jī)時(shí)，就會(huì)存在同時(shí)發(fā)起通信的情況，這時(shí)候需要時(shí)鐘同步以及總線仲裁機(jī)制決定由哪個(gè)主機(jī)占用總線完成數(shù)據(jù)傳輸。
時(shí)鐘同步的原理：iic 總線上的不同主機(jī)可能發(fā)起傳輸時(shí)的時(shí)鐘頻率不一樣，通過時(shí)鐘同步機(jī)制，可以讓所有主機(jī)的時(shí)鐘同步，才能進(jìn)行逐位仲裁。所有主機(jī)的 scl 在總線上是線與的關(guān)系，當(dāng)總線上的 scl 由高切換到低電平時(shí)，所有主機(jī)從 0 開始計(jì)算低電平周期時(shí)間。當(dāng)電平時(shí)間達(dá)到時(shí)，如果總線上的其它主機(jī)的 scl 低電平仍然保持，那么其它主機(jī)進(jìn)入高電平等待狀態(tài)，等低電平時(shí)間最長的主機(jī)的 scl 拉高時(shí)再統(tǒng)一拉高。因此，總線上同步后的 scl 的低電平時(shí)間由低電平周期最長的主機(jī)決定，而高電平時(shí)間由高電平周期最短的主機(jī)決定?？偩€仲裁原理：iic 總線上不同主機(jī)的 sda 線也是線與的關(guān)系，各主機(jī)在 scl 線為高電平時(shí)，檢查sda 線的電平是否和自己發(fā)送的 sda 信號(hào)一致，如果檢測到 sda 線為低電平時(shí)，自己要發(fā)送的 sda 信號(hào)為高電平，那么該主機(jī)仲裁失敗，停止總線上的傳輸動(dòng)作。
12.3.5. iic 從機(jī)拉低 scl
iic 從機(jī)在發(fā)送狀態(tài)下如果緩沖區(qū)中沒有可發(fā)送的數(shù)據(jù)，或者在接收狀態(tài)下緩沖區(qū)已滿時(shí)，將會(huì)在 scl端口輸出低電平，拉低總線上的 scl 信號(hào)使主機(jī)暫停發(fā)送時(shí)鐘。當(dāng)從機(jī)準(zhǔn)備好發(fā)送或者接收后，將在 scl輸出高電平，主機(jī)又可以重新控制總線上的 scl 線，恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸。
12.3.6. iic 從機(jī)支持 7bit/10bit 尋址
iic 從機(jī)支持 7bit 或者 10bit 尋址模式，由寄存器 con0 的 iic_slave_addr_width 位決定。7bit 模式下，主機(jī)需要在 tx 模式下發(fā)送帶 start 位的 7bit 地址，最后 1bit 為 r/w 標(biāo)志。當(dāng)主機(jī)寫從機(jī)時(shí)，尋址完成即可進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。當(dāng)主機(jī)讀從機(jī)時(shí)，尋址完成后，主機(jī)需要改成 rx 模式，然后配置準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)長度（寄存器 dma_len），然后對(duì)寄存器 cmd_data 寫任意值啟動(dòng)接收。10bit 模式下，主機(jī)需要在 tx 模式下發(fā)送帶 start 位的第 1byte 地址（此時(shí) r/w 位為 1），接著發(fā)送第 2byte 地址，此時(shí)如果收到從機(jī)的 ack 信號(hào)，則為尋址成功。接下來如果是主機(jī)寫從機(jī)，就可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。如果是主機(jī)讀從機(jī)，那么需要主機(jī)再次發(fā)送帶 start 為的第 1byte 地址（此時(shí) r/w 為 1），然后切換成 rx 模式，配置寄存器 dma_len，并且對(duì)寄存器 cmd_data 寫任意值啟動(dòng)讀數(shù)據(jù)。
主機(jī)讀從機(jī)時(shí)，從機(jī)被尋址成功且收到讀標(biāo)志時(shí)，需要切換成 tx 模式，并且往緩沖區(qū)中寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)。
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