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SPI
来自认证百科
| 物理连接 | 4 线制 (SCK, MOSI, MISO, CS) |
|---|---|
| 传输方式 | 同步、全双工 |
| 典型速率 | 1 Mbps 至 50+ Mbps |
| 核心架构 | 主从结构 (Master-Slave) |
SPI (Serial Peripheral Interface) 是一种高速、全双工、同步的串行通讯接口。它最初由摩托罗拉公司推出，通过一主多从的架构实现微控制器与各种外围设备之间的近距离数据交换。
物理接口与信号线
标准 SPI 通讯通常需要 4 根线：
- SCLK (Serial Clock)： 由主设备产生的时钟信号，决定通讯速率。
- MOSI (Master Output Slave Input)： 主设备发送、从设备接收的数据线。
- MISO (Master Input Slave Output)： 从设备发送、主设备接收的数据线。
- CS/SS (Chip Select)： 片选信号，用于选择当前的通讯对象。
通讯模式 (CPOL/CPHA)
SPI 通过设置时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）来定义四种工作模式，主从双方必须保持一致：
- Mode 0： CPOL=0, CPHA=0 (时钟空闲为低，第一个跳变沿采样)
- Mode 1： CPOL=0, CPHA=1 (时钟空闲为低，第二个跳变沿采样)
- Mode 2： CPOL=1, CPHA=0 (时钟空闲为高，第一个跳变沿采样)
- Mode 3： CPOL=1, CPHA=1 (时钟空闲为高，第二个跳变沿采样)
50kW 系统中的 EMC 与设计要点
在大功率电控系统中，SPI 的高频特性使其极易成为“干扰放大器”，也极易受到外界噪声影响：
- 串行阻尼电阻： 在 SCLK 和 MOSI 靠近发送端处串联 22Ω - 100Ω 的电阻。
- 作用： 匹配传输线阻抗，消除由于高速上升沿引起的振铃现象和过冲，降低 EMI 辐射。
- 信号地回路： SPI 是单端信号，必须确保信号线紧贴地平面走线。在跨板连接时，建议采用“信号/地/信号”交替的排线方式。
- 采样可靠性： 在大功率 dv/dt 剧烈跳变时（如功率管开关瞬间），SPI 容易出现误码。建议在软件层面对关键数据实施 CRC 校验。
- 电气隔离：
- 在 50kW 系统中，如果 MCU 与采样芯片（如高压侧电流采样）不在同一电位上，必须使用高速数字隔离器（如 ISO77xx 系列）。
- 注意隔离器的传播延迟（Propagation Delay）是否满足 SPI 的最高时钟频率需求。
