英创信息技术多路SPI从设备连接方法简介

SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写，SPI是高速的全双工同步通讯总线，英创公司的所有工控主板都提供了一路4线SPI总线接口，4线包括片选信号(SPI_CSn)、时钟信号(SPI_SCLK)、数据输入(SPI_MISO)和数据输出(SPI_MOSI)信号。

SPI以主从方式工作，英创主板SPI接口工作在主模式，SPI_CSn是SPI从设备的使能控制信号，当从设备被SPI_CSn使能时，通过SPI总线对此设备的操作才有效，因此可以在同一条SPI总线上增加片选信号来连接多个SPI设备。

一个简单的增加片选的方法是使用GPIO来模拟SPI_CSn信号，在每传输一个数据之前,将相应的GPIO置低(假设从设备片选信号为低有效)，选中对应的SPI从设备，传输结束后再将GPIO置高。SPI总线的连接如下图：

由于每传输一个字(8 - 32bits)都需要操作一次GPIO，所以使用GPIO模拟SPI片选的效率不高。同时这种方法不适用于SPI的DMA传输，仅适合数据量少、对传输速度要求不同的场合。

当SPI采用DMA模式进行高速数据传输时，数据传输过程由硬件控制，片选信号也由SPI硬件直接产生输出，所以无法实现利用GPIO模拟SPI片选，此时可通过硬件电路来扩展SPI片选信号。下面是采用3 - 8译码器扩展8路SPI的原理示意图。在与一个SPI Slave通讯之前，先设置好参与译码的GPIO，然后直接调用SPI读写API函数，当SPI_CSn由驱动程序置低时，相应的YX输出低电平，当SPI_CSn为高时，所有的YX都输出高电平。在与同一SPI设备进行批量数据传输时，只需要设置一次GPIO，与使用GPIO直接模拟片选信号相比，效率大大提高了。

英创工控主板的SPI接口可以支持60Mbps甚至更高的波特率，所以需要选择低延时的逻辑器件，同时英创工控的GPIO电平范围是0 - 3.3V，因此选择的器件也应该使用3.3V供电。上图所用的74LVC138A使用3.3V供电，而且输入与输出的延时小于3nS(Typ)，满足SPI高速通讯的应用。最后附上74LVC138A的真值表如下：