Dans le monde des systèmes embarqués et des amateurs d'électronique, le protocole Serial Peripheral Interface (SPI) joue un rôle essentiel, en particulier dans le contrôle des écrans LCD et OLED.Mais vous comprenez vraiment les subtilités du SPICet article approfondit les principes de base de SPI et ses applications spécialisées dans les contrôleurs d'affichage.
SPI: Le couteau suisse de la communication en série
SPI, un protocole de communication en série synchrone développé à l'origine par Motorola (maintenant Freescale),est devenu omniprésent dans les systèmes embarqués pour connecter des microcontrôleurs avec des périphériques comme des capteursSa popularité découle de sa flexibilité, de sa capacité à haute vitesse et de sa mise en œuvre matérielle simple.
Lignes de signal SPI de base
Le protocole SPI standard utilise quatre lignes de signal primaires:
- Le système de mesure de la température doit être conforme aux prescriptions de l'annexe I.Le signal d'horloge généré par le dispositif maître (généralement un microcontrôleur) pour synchroniser la transmission de données.
- MOSI (Maître hors esclave dans):La ligne de données pour la communication maître-esclave.
- MISO (Maître dans l'esclavage dehors):La ligne de données pour la communication esclave-maître.
- SS (Slave sélectionné):Aussi connu sous le nom de CS (Chip Select), cette ligne active un dispositif esclave spécifique pour la communication.
Transmission de données SPI et architecture maître-esclave
SPI fonctionne dans une configuration maître-esclave où le maître lance toutes les communications.Le protocole fonctionne comme un registre de changement et permet le transfert de données bidirectionnel simultané., bien que les implémentations pratiques nécessitent souvent des phases de commande et de données séquentielles.
SPI dans les contrôleurs LCD/OLED: le dilemme des 3 fils et des 4 fils
Les contrôleurs d'affichage implémentent généralement deux variantes de SPI: "3-wire SPI" et "4-wire SPI", distingués principalement par leur approche de la différenciation des commandes des données.
SPI à 4 fils: séparation commandes/données dédiée
La configuration traditionnelle de 4 fils comprend:
- SCK (horloge)
- SS/CS (la puce est sélectionnée)
- Les États membres doivent communiquer à l'autorité compétente les informations suivantes:
- C/D (commande/sélection de données)
Cette architecture reflète les contrôleurs d'interface parallèles qui maintenaient des registres de commande et de données séparés, en utilisant la ligne C / D (parfois étiquetée A0) pour basculer entre eux.
SPI à trois fils: code de commande/données compact
La version simplifiée à 3 fils élimine la ligne C/D dédiée, en codant cette information dans le flux de données:
- SCK (horloge)
- SS/CS (la puce est sélectionnée)
- Les États membres doivent communiquer à l'autorité compétente les informations suivantes:
Ici, un bit supplémentaire (généralement le MSB) indique si la transmission contient des commandes (1) ou des données (0), créant effectivement des transmissions de 9 bits au lieu des transferts standard de 8 bits.
Mise en œuvre hybride
Certains contrôleurs utilisent un codage de données à trois fils tout en utilisant physiquement quatre fils (en ajoutant MISO pour les opérations de lecture).créer une communication bidirectionnelle sur une seule ligne de données.
Choisir entre un SPI à trois fils et un SPI à quatre fils
Alors que le SPI à 3 fils réduit les connexions physiques, sa longueur de transmission non standard peut compliquer les implémentations de SPI matérielles.Les processeurs modernes avec des contrôleurs SPI flexibles peuvent accueillir des transferts de 9 bits, mais de nombreux systèmes traditionnels trouvent le SPI à 4 fils plus simple à mettre en œuvre.
SPI Daisy Chaining: élargir la connectivité
L'architecture de SPI ressemblant à un registre de changement le rend particulièrement approprié pour les appareils en chaîne de marguerite:
- Les appareils en cascade se comportent comme des registres de quart interconnectés
- Les données se propagent à travers la chaîne via des connexions MISO→MOSI
- L'horloge maîtresse suffisamment de bits (largeur de bit de l'appareil × nombre d'appareils) avant le verrouillage des données
Cette approche simplifie les systèmes multi-appareils, mais introduit une latence proportionnelle à la longueur de la chaîne et exige que tous les appareils prennent en charge la chaîne de marguerite.
Conclusion
Maîtriser les implémentations SPI est essentiel pour les développeurs embarqués travaillant avec des technologies d'affichage.Le choix entre un SPI à 3 fils et un SPI à 4 fils dépend des capacités matérielles spécifiques et des exigences du contrôleur. Alors que 3 fils offrent une économie de connexion, 4 fils maintient la compatibilité avec le matériel SPI standard.
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