[임베디드] SPI 개념 및 Register

지난 번 UART 통신 포스팅에 이어, 이번에는 SPI 통신 방식에 대해 정리해본다.

왜냐하면 곧 써야 하거든.. 어디에 쓸 건지는 다음에 공개한다.

SPI 통신이란

정의

SPI(Serial Perihperal Interface) 통신은 시리얼 통신 인터페이스이며, MCU나 SD 카드 등의 소형 주변 장치 사이에 데이터를 전송하기 위해 사용된다. 즉, 통신 거리는 짧은 편이다.

즉, IC(칩)과 칩 사이 데이터를 주고받기 위한 통신 방법 중 하나로, 1 : N 통신을 지원하며, 동기식 통신이며, Full-duplex 통신이 가능하다. 1bit 씩 송신하고 동시에 1bit 씩 수신하며, 실질적으로 16 bit 순환 shift register 형태로 데이터를 전송한다.

Master & Slave 통신

SPI는 1개의 마스터 기기와 N개의 슬레이브 기기를 연결하여 사용한다.

사용하는 신호는 아래와 같다.

• SCLK(SCK) : 클럭 전송을 위한 단자. Master → Slave로 클럭 전송
• MOSI : Master Ouput Slave Input. Master → Slave로 데이터를 전송할 때 쓰는 단자이다.
• MISO : Master Input Slave Output. Slave → Master로 데이터를 전송할 때 쓰는 단자이다. MOSI를 통해 Slave에 명령 데이터가 들어오면 MISO를 통해 응답 데이터를 송신한다.
• CS(=SS) : Chip Select 혹은, Slave Select. Master 디바이스와 송수신할 Slave를 선택할 때 사용되는 단자

또한, Master에서 먼저 데이터를 보내야만 Slave에서 응답할 수 있으며, Slave에서 먼저 데이터를 보낼 수 없다.

Register

SPI 통신을 위해 사용되는 레지스터는 크게 3개이다.

• SPI Control Register

  • SPI 동작을 제어하기 위한 레지스터로, Interrupt enable, 동작 모드 설정, Clock 모드 설정 등에 사용

    7	6	5	4	3	2	1	0
    SPIE	SPE	DORD	MSTR	CPOL	CPHA	SPR1	SPR0

  • SPIE : SPI Interrupt Enable. if set to 1, enable Interrupt
  • SPE : SPI Enable. if set to 1, enable SPI communication
  • DORD : Data ORDer. if set to 1, transmit from the LSB, and if set to 0, transmit from the MSB
  • MSTR : Master/Slave Select. if set to 1 → operate Master / if set to 0 → operate Slave
  • CPOL : Clock POLarity. if set to 1, rising edge / if set to 0, falling edge
  • CPHA : Clock PHAse
  • SPR1 & SPR0 : Clock Rate select
• SPI Status Regstier

  • SPI 의 상태를 레지스터로, Interrupt Flag나, 클럭 주파수 설정 등에 사용

    7	6	5	4	3	2	1	0
    SPIE	WCOL						SPI2X

  • SPIF : SPi Interrupt Flag. 전송 완료 시, 1로 set 되면서 인터럽트가 요청 됨
  • WOCL : Write COLision flag. SPI를 통해 데이터를 전송하고 있는 동안 SDR 레지스터를 기록하려고하면 1로 set. SPSR을 읽고 SPDR에 접근하는 경우에 SPIF와 함께 클리어
  • SPI2X : SPI Double speed.
• SPI Data Register

  • SPI의 데이터 전송에 사용되는 레지스터

    7	6	5	4	3	2	1	0
    SPDR7	SPDR6	SPDR5	SPDR4	SPDR3	SPDR2	SPDR1	SPDR0

  • 레지스터 안이 데이터로 채워지고 shifting 되면서 Master ↔ Slave 간 데이터를 송수신한다.

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참고 자료

https://electronic-king.tistory.com/16

https://m.blog.naver.com/kimwonseok77/40074376915