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(mǎn)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(xiàn)模式

• 可觸發(fā)中斷的專(zhuān)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(xiàn)仲裁

• 從模式支持在發(fā)送數(shù)據(jù)沒(méi)有準(zhǔn)備好或者接收緩沖器滿(mǎn)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(shuō)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(xiàn)有 CLK,CS,IO0(MOSI),IO1(MISO),一個(gè) CLK 傳輸 1bit 數(shù)據(jù)

• 三線(xiàn)模式：通信線(xiàn)有 CLK,CS,IO0,接收和發(fā)送都通過(guò) 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(zhǎng)度不同，緩沖區(qū)能緩存的幀數(shù)也不一樣。數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度<=8bit 時(shí)，緩沖區(qū)可容納 5 幀數(shù)據(jù)，8bit<數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度<=16bit時(shí)，緩沖區(qū)可容納兩幀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度>16bit 時(shí)，緩沖區(qū)可容納 1 幀數(shù)據(jù)，當(dāng)緩沖區(qū)無(wú)法再容下一幀數(shù)據(jù)時(shí)，緩沖區(qū)滿(mǎn)標(biāo)志會(huì)置 1。

12.3.4. IIC 主機(jī)時(shí)鐘同步和總線(xiàn)仲裁

IIC 主機(jī)模式時(shí)，在多主機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景下，支持時(shí)鐘同步和總線(xiàn)仲裁。當(dāng)總線(xiàn)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(xiàn)仲裁機(jī)制決定由哪個(gè)主機(jī)占用總線(xiàn)完成數(shù)據(jù)傳輸。

時(shí)鐘同步的原理：IIC 總線(xiàn)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(guò)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(xiàn)上是線(xiàn)與的關(guān)系，當(dāng)總線(xiàn)上的 SCL 由高切換到低電平時(shí)，所有主機(jī)從 0 開(kāi)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(xiàn)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(zhǎng)的主機(jī)的 SCL 拉高時(shí)再統(tǒng)一拉高。因此，總線(xiàn)上同步后的 SCL 的低電平時(shí)間由低電平周期最長(zhǎng)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€(xiàn)仲裁原理：IIC 總線(xiàn)上不同主機(jī)的 SDA 線(xiàn)也是線(xiàn)與的關(guān)系，各主機(jī)在 SCL 線(xiàn)為高電平時(shí)，檢查SDA 線(xiàn)的電平是否和自己發(fā)送的 SDA 信號(hào)一致，如果檢測(cè)到 SDA 線(xiàn)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(xiàn)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(méi)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(mǎn)時(shí)，將會(huì)在 SCL端口輸出低電平，拉低總線(xiàn)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(xiàn)上的 SCL 線(xiàn)，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(xiě)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(zhǎng)度（寄存器 DMA_LEN），然后對(duì)寄存器 CMD_DATA 寫(xiě)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(lái)如果是主機(jī)寫(xiě)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(xiě)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(xiě)入要發(fā)送的數(shù)據(jù)。

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