SPI-protocol 3wire vs 4wire voor LCDOLED-displays

SPI, een synchroon serieel communicatieprotocol oorspronkelijk ontwikkeld door Motorola (nu Freescale),is alomtegenwoordig geworden in ingebedde systemen voor het verbinden van microcontrollers met randapparatuur zoals sensorenDe populariteit ervan is te danken aan de flexibiliteit, de hoge snelheid en de eenvoudige hardwareimplementatie.

Het standaard SPI-protocol maakt gebruik van vier primaire signaallijnen:

• Vervaardiging van een voertuig:Het kloksignaal dat wordt gegenereerd door het hoofdapparaat (meestal een microcontroller) om de gegevensoverdracht te synchroniseren.
• MOSI (Master Out Slave In):De gegevenslijn voor master-to-slave communicatie.
• MISO (Master in Slave Out):De gegevenslijn voor slaaf-meester communicatie.
• SS (Slave Select):Ook bekend als CS (Chip Select), activeert deze lijn een specifiek slavenapparaat voor communicatie.

SPI werkt in een master-slave configuratie waarbij de master alle communicatie initieert.De schakelregister-achtige werking van het protocol maakt gelijktijdige tweerichtingsgegevensoverdracht mogelijk, hoewel praktische implementaties vaak sequentiële commando- en datafasen vereisen.

Displaycontrollers implementeren meestal twee SPI-varianten: "3-draad SPI" en "4-draad SPI", die zich voornamelijk onderscheiden door hun benadering van het onderscheiden van opdrachten van gegevens.

De traditionele 4-draadconfiguratie omvat:

• SCK (klok)
• SS/CS (chip geselecteerd)
• MOSI/SDA (data)
• C/D (opdracht/gegevens selecteren)

Deze architectuur weerspiegelt parallelle interface controllers die gescheiden commando en gegevens registers onderhouden, met behulp van de C / D lijn (soms gelabeld A0) om tussen hen te schakelen.

De gestroomlijnde 3-draad versie elimineert de toegewijde C/D lijn, in plaats daarvan coderen deze informatie in de data stream:

• SCK (klok)
• SS/CS (chip geselecteerd)
• MOSI/SDA (data)

Hier geeft een extra bit (meestal de MSB) aan of de transmissie commando's (1) of gegevens (0) bevat, waardoor effectief 9-bits transmissie wordt gemaakt in plaats van standaard 8-bits overdracht.

Sommige controllers maken gebruik van 3-draad data codering terwijl fysiek met behulp van vier draden (met toevoeging van MISO voor lezen operaties).het creëren van tweerichtingscommunicatie over een enkele gegevenslijn.

Terwijl 3-draad SPI fysieke verbindingen vermindert, kan de niet-standaard transmissie lengte hardware SPI implementaties bemoeilijken.Moderne processors met flexibele SPI-controllers kunnen 9-bits-overdrachten mogelijk maken, maar veel traditionele systemen vinden 4-draad SPI eenvoudiger te implementeren.

SPI's verschuivingsregisterachtige architectuur maakt het bijzonder geschikt voor toestellen met daisy-chain:

• Cascade-apparaten gedragen zich als onderling verbonden dienstregisters
• Gegevens verspreiden zich door de keten via MISO→MOSI-verbindingen
• De master-klokken voldoende bits (device bit breedte × apparaat aantal) voordat het vergrendelen van gegevens

Deze aanpak vereenvoudigt systemen met meerdere apparaten, maar introduceert een latentie die evenredig is met de lengte van de keten en vereist dat alle apparaten daisy-chaining ondersteunen.

Het beheersen van SPI-implementaties is essentieel voor embedded ontwikkelaars die werken met displaytechnologieën.De keuze tussen 3-draad en 4-draad SPI hangt af van specifieke hardware mogelijkheden en de vereisten van de controller. Terwijl 3-draad verbindingseconomie biedt, behoudt 4-draad compatibiliteit met standaard SPI-hardware.