[Embedded Software] SPI Communication

+ 한국항공대학교 최차봉 교수님의 임베디드 SW 과목 내용을 정리한 글입니다.

Asynchronous Communication Limitation (UART)

클럭 대신 start bit, stop bit을 사용한다.

 

Asynchronous Communication

 

1. Problems when two systems with slightly different clocks

= 두 시스템간의 싱크가 맞지 않아 클럭이 다를 수 있다.

 

2. A lot of Overhead on Every Byte

= 8 bit 데이터를 전송하는데 2 bit가 더 들어가기 때문에 효율이 80%밖에 되지 않는다.

 

3. Complex Hardware required

= 클럭 대신 데이터를 갖고 싱크를 맞춰야하기 때문에 하드웨어가 복잡해진다.

 

4. If the receiver is looking at the wrong times, it will see the wrong bits.

= 두 시스템의 시간이 다를 경우, 잘못된 비트를 읽어 에러가 발생한다.

 

=> Synchronous Solution: SPI

= 클럭을 사용한 해결책이다.

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SPI (Serial Peripheral Interface)

Uses seperate lines for Perfect Sync

= 양쪽에서 별도의 클럭 데이터를 받기 때문에 클럭이 달라질 수 없다.

 

= Clock Signal의 Rising or Falling Edge에서 Clock 데이터를 주고 받으며 동시에 데이터를 읽거나 쓴다.

SPI Communication

+ Master = Controller

+ Slave = Peripheral

 

(Only one side) Master generates Clock Signal (SCK = CLK)

= Master에서 Clock 신호를 보낸다.

 

(The other side) Slave can be Multiple.

= Slave는 여러 개가 있을 수 있다.

 

MOSI(COPI): Data is sent from Master to Slave.

= Master에서 Slave로 가는 신호 (Master Out Slave In)

 

MISO(CIPO): Slave sends Response back to Master.

= Slave에서 Master로 가는 신호 (Master In Slave Out)

 

Full Duplex (전이중 통신)

= 송수신을 동시에 가능하다.

ex) 휴대폰

 

vs Half Duplex (반이중 통신)

= 한 번에 한 방향으로만 통신이 가능하다.

ex) 무전기

 

SS(CS): SS Should be LOW to talk to a Particular Slave

= 초기에는 HIGH 상태이고, LOW 상태일 때, 특정 Slave와 통신 가능하다. (Slave Select)

+ 한 개만 LOW로 선택할 수 있다.

SPI Communiation 과정

SPI 버스 구성

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Programming for SPI

SPI.begin()

= SPI 통신 시작

 

SPI.end()

= SPI 통신 종료

 

SPI.setCloclDivider(x)

= 클럭을 x배 느리게 설정

 

SPI.transfer()

= SPI 통신 수행

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SPI 장단점

< 장점 >

1. Asynchronous (UART) 통신보다 빠르다.

 

2. 하드웨어적으로 단순하다.

 

3. 여러 개의 Slave와 동시에 통신 가능하다.

 

< 단점 >

1. 많은 선들이 필요하다. (MISO, MOSI, SCK 등..)

 

2. 코드를 잘 짜야한다. (어렵다.)

 

3. Slave끼리는 서로 직접 통신할 수 없고, 모든 통신을 Master가 통제해야 한다.

 

4. 각 Slave마다 서로 다른 CS가 필요하다. Slave가 많아지면 문제가 발생한다.