أصبح SPI، وهو بروتوكول اتصال تسلسلي متزامن تم تطويره في الأصل بواسطة Motorola (الآن Freescale)، منتشرًا في الأنظمة المضمنة لتوصيل المتحكمات الدقيقة بالأجهزة الطرفية مثل المستشعرات ووحدات الذاكرة والشاشات. تنبع شعبيته من مرونته وقدرته على السرعة العالية وتنفيذ الأجهزة المباشر.
يستخدم بروتوكول SPI القياسي أربعة خطوط إشارة أساسية:
يعمل SPI في تكوين رئيسي-تابع حيث يبدأ الرئيسي جميع الاتصالات. في حين أنه يدعم نظريًا الاتصال المزدوج الكامل، فإن معظم تطبيقات LCD/OLED تستخدم الوضع نصف المزدوج. يتيح تشغيل البروتوكول الشبيه بالمرحل المتزامن نقل البيانات ثنائي الاتجاه في وقت واحد، على الرغم من أن التطبيقات العملية غالبًا ما تتطلب مراحل الأوامر والبيانات المتتالية.
تنفذ وحدات التحكم في العرض بشكل شائع نوعين من SPI: "SPI ذو 3 أسلاك" و "SPI ذو 4 أسلاك"، يتم تمييزهما في المقام الأول من خلال نهجهما في التمييز بين الأوامر والبيانات.
يتضمن تكوين 4 أسلاك التقليدي:
تعكس هذه البنية وحدات التحكم في الواجهة المتوازية التي احتفظت بسجلات الأوامر والبيانات المنفصلة، باستخدام خط C/D (المسمى أحيانًا A0) للتبديل بينهما.
تقوم النسخة المبسطة ذات 3 أسلاك بإزالة خط C/D المخصص، وبدلاً من ذلك تقوم بترميز هذه المعلومات داخل دفق البيانات:
هنا، تشير بت إضافية (عادةً MSB) إلى ما إذا كان الإرسال يحتوي على أوامر (1) أو بيانات (0)، مما يؤدي فعليًا إلى إنشاء عمليات إرسال 9 بت بدلاً من عمليات النقل القياسية 8 بت.
تستخدم بعض وحدات التحكم ترميز بيانات 3 أسلاك أثناء استخدام أربعة أسلاك فعليًا (إضافة MISO لعمليات القراءة). قد تتضمن المتغيرات الأكثر تعقيدًا بتًا عاشرًا لترميز وظيفة القراءة/الكتابة، مما يؤدي إلى إنشاء اتصال ثنائي الاتجاه عبر خط بيانات واحد.
في حين أن SPI ذو 3 أسلاك يقلل من التوصيلات المادية، فإن طول الإرسال غير القياسي الخاص به يمكن أن يعقد تطبيقات أجهزة SPI. قد تستوعب المعالجات الحديثة المزودة بوحدات تحكم SPI مرنة عمليات نقل 9 بت، ولكن العديد من الأنظمة التقليدية تجد أن SPI ذو 4 أسلاك أسهل في التنفيذ.
إن بنية SPI الشبيهة بالمرحل المتزامن تجعلها مناسبة بشكل خاص للأجهزة المتسلسلة:
يعمل هذا النهج على تبسيط أنظمة متعددة الأجهزة ولكنه يقدم زمن انتقال يتناسب مع طول السلسلة ويتطلب من جميع الأجهزة دعم التسلسل.
يعد إتقان تطبيقات SPI أمرًا ضروريًا للمطورين المضمنين الذين يعملون مع تقنيات العرض. يعتمد الاختيار بين SPI ذو 3 أسلاك و 4 أسلاك على إمكانات الأجهزة ومتطلبات وحدة التحكم المحددة. في حين أن 3 أسلاك توفر اقتصادًا في التوصيل، فإن 4 أسلاك تحافظ على التوافق مع أجهزة SPI القياسية. يضمن فهم هذه الفروق الدقيقة التكامل الأمثل للعرض في المشاريع المضمنة.
