使用Analog Discovery 2調試SPI通訊協定
2022-09-20
作者
Digilent供稿
SPI是一種用於短距離通訊的雙工同步串列通訊介面規格，主要用於嵌入式系統…
Digilent與SPI通訊
序列周邊介面(SPI)是一種用於短距離通訊的雙工同步串列通訊介面規格，主要用於嵌入式系統。它通常用於與快閃記憶體、感測器、即時時脈(RTC)、類比數位轉換器(ADC)等進行通訊。SPI還可以支援多個從設備，但需要添加額外的從設備選擇(SS)訊號。您可以在Digilent學習數據中探索SPI的工作原理。
SPI通訊協議使用四個通訊引腳，以及一個電源和接地引腳。通常存在相互通訊的「主」設備和「從」設備。「主設備」將使用其從設備選擇(SS)通訊線路，選擇其「從設備」之一，以向「從設備」指示它將與其通訊。然後主機和從機將同時在MOSI (Master Out Slave In)和MISO (Master In Slave Out)資料線上相互通訊。在發送實際資料之前，主機和從機都相互發送一位元，以確保SPI正常工作。資料可以從最高有效位元(MSB)或最低有效位元(LSB)發送。
要啟動通訊，主設備必須將片選(CS)線置於低電壓狀態，並在整個通訊期間保持該低電壓狀態。主設備和從設備都會相互發送一個位元，以使SPI通訊正常工作。然後可以在兩個設備之間一次一位元地同時傳輸資料。微控制器(MCU)平台控制資料傳輸的時間。
通常，SPI協定在串列時脈(SCK)訊號的下降邊緣傳輸一位元資料。資料必須在串列時脈的下降邊緣之前放在資料線上。串列時脈線在「下降」到低電壓狀態之前(即下降邊緣之前)也必須處於高電壓狀態。這可以透過使用微控制器，在將時脈訊號變為低電壓狀態之前，改變資料線的電壓狀態完成。
改變資料線上的位元值(電壓)和脈衝串列時脈線的週期將繼續，直到所有需要的位元都被傳輸。片選線將進入高電壓狀態。然後，微控制器知道通訊已經完成並準備另一個任務。
下圖提供了SPI通訊的時序。
來自Digilent學習資料的SPI時序圖。
調校SPI通訊
Digilent Analog Discovery 2是一款多功能儀器，您可以測量、視覺化、生成、記錄和控制各種混合訊號電路。數位輸入或輸出有16個通道。您可以訪問其邏輯分析儀，透過Digilent Waveforms、多儀器軟體應用程式來調試SPI通訊。
示例專案將向您展示如何執行此操作。在項目中，您使用Digilent Pmod MIC3 (主)和 Digilent Basys 3 (從)來創建SPI通訊。硬體設置正確後。您可以使用Analog Discovery 2調試SPI通訊。
例如，您可以在邏輯分析儀中同時創建包括片選、串列時脈、MOSI、MISO及串列時脈和PI協定在內的單個訊號，以查看通訊中的每個訊號。
添加SPI協議。
添加數位訊號。
您可以使用Waveforms中的邏輯分析儀來視覺化SPI通訊。
邏輯分析儀中的時序圖。
Digilent專案頁面亦完整提供了該項目各步驟的教程。
產品亮點：什麼是Analog Discovery 2?
Digilent Analog Discovery 2是一款USB示波器、邏輯分析儀和多功能儀器，允許使用者測量、視覺化、生成、記錄和控制各種混合訊號電路。與ADI聯合開發，由Xilinx大學專案支持。該測試和測量設備夠小，可以放在口袋裡，但功能強大，可以取代一堆實驗室設備，為工程專業人員，學生，業餘愛好者提供。電子愛好者可以在實驗室內外的幾乎任何環境中自由地使用類比和數位電路。類比和數位輸入和輸出可以使用簡單的線探頭連接到電路；或者，模擬發現BNC適配器和BNC探頭可用於連接和利用輸入和輸出。
在免費的WaveForms軟體(Mac、Linux和Windows相容)的驅動下，Analog Discovery 2可配置為可用作多種傳統測試和測量儀器中的任何一種，包括示波器、波形發生器、電源、電壓表、資料記錄器、邏輯分析儀、碼型發生器、靜態I/O、頻譜分析儀、網路分析儀、阻抗分析儀和協定分析儀。
產品亮點：什麼是Basys 3？
Basys 3是市場上開始使用FPGA的最佳電路板之一。它是一款圍繞Xilinx Artix-7 FPGA建構的入門級開發板。作為一個完整且隨時可用的數位電路開發平台，它包括足夠的開關、LED和其他I/O元件，無需任何額外的硬體即可完成大量設計。還有足夠多的未授權的FPGA I/O引腳，允許使用Digilent Pmods或其他客製電路板和電路擴展設計。
Basys 3專為Xilinx的Vivado設計套件而設計，WebPACK版本可從Xilinx免費下載。
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