使用 Analog Discovery 2 调试 SPI 通信协议

Digilent 与SPI 通信

串行外设接口(SPI)是一种用于短距离通信的双工同步串行通信接口规格，主要用于嵌入式系统。它通常用于与闪存、传感器、实时时钟 (RTC)、模数转换器等进行通信。 SPI 还可以支持多个从设备，但需要添加额外的从设备选择 (SS) 信号。您可以在 Digilent学习资料中探索 SPI 的工作原理。

SPI 通信协议使用四个通信引脚以及一个电源和接地引脚。通常存在相互通信的“主”设备和“从”设备。 “主设备”将使用其从设备选择 (SS) 通信线路，选择其“从设备”之一，以向“从设备”指示它将与其通信。然后主机和从机将同时在 MOSI（Master Out Slave In）和 MISO（Master In Slave Out）数据线上相互通信。在发送实际数据之前，主机和从机都相互发送一位，以确保 SPI 正常工作。数据可以从最高有效位 (MSB) 或最低有效位 (LSB) 发送。

要启动通信，主设备必须将片选 (CS) 线置于低电压状态，并在整个通信期间保持该低电压状态。主设备和从设备都会相互发送一个位，以使 SPI 通信正常工作。然后可以在两个设备之间一次一位地同时传输数据。微控制器平台控制数据传输的时间。

通常，SPI 协议在串行时钟 (SCK) 信号的下降沿传输一位数据。数据必须在串行时钟 (SCK) 的下降沿之前放在数据线上。串行时钟 (SCK) 线在“下降”到低电压状态之前（即下降沿之前）也必须处于高电压状态。这可以通过使用微控制器，在将时钟信号变为低电压状态之前，改变数据线的电压状态完成。

改变数据线上的位值（电压）和脉冲串行时钟（SCK）线的周期将继续，直到所有需要的位都被传输。片选 (CS) 线将进入高电压状态。然后，微控制器知道通信已经完成并准备另一个任务。

下面提供了 SPI 通信的时序图。

来自 Digilent 学习资料的 SPI 时序图

调校 SPI 通信

Digilent Analog Discovery 2是一款多功能仪器，您可以测量、可视化、生成、记录和控制各种混合信号电路。数字输入或输出有 16 个通道。您可以访问其逻辑分析仪，通过 Digilent Waveforms、多仪器软件应用程序来调试 SPI 通信。

示例项目将向您展示如何执行此操作。在项目中，您使用 Digilent Pmod MIC3（主）和 Digilent Basys 3（从）来创建 SPI 通信。硬件设置正确后。您可以使用 Analog Discovery 2 调试 SPI 通信。

例如，您可以在逻辑分析仪中同时创建包括 CS、SCK、MOSI、MISO 及 SCK 和 SPI 协议在内的单个信号，以查看通信中的每个信号。

添加SPI协议

添加数字信号

您可以使用Waveforms中的逻辑分析仪来可视化 SPI 通信。

逻辑分析仪中的时序图

Digilent 项目页面 亦完整提供了该项目各步骤的教程。 

产品亮点: 什么是Analog Discovery 2?

Digilent Analog Discovery 2是一款 USB 示波器、逻辑分析仪和多功能仪器，允许用户测量、可视化、生成、记录和控制各种混合信号电路。与ADI公司联合开发，由Xilinx大学项目支持。该测试和测量设备足够小，可以放在口袋里，但功能强大，可以取代一堆实验室设备，为工程专业人员，学生，业余爱好者提供。电子爱好者可以在实验室内外的几乎任何环境中自由地使用模拟和数字电路。模拟和数字输入和输出可以使用简单的线探头连接到电路；或者，模拟发现BNC适配器和BNC探头可用于连接和利用输入和输出。

在免费的 WaveForms 软件（Mac、Linux 和 Windows 兼容）的驱动下，Analog Discovery 2可配置为可用作多种传统测试和测量仪器中的任何一种，包括示波器、波形发生器、电源、电压表、数据记录器、逻辑分析仪、码型发生器、静态 I/O、频谱分析仪、网络分析仪、阻抗分析仪和协议分析仪。

产品亮点: 什么是Basys 3?

Basys 3是市场上开始使用 FPGA 的最佳电路板之一。它是一款围绕 Xilinx Artix-7 FPGA 构建的入门级开发板。作为一个完整且随时可用的数字电路开发平台，它包括足够的开关、LED和其他I/O器件，无需任何额外的硬件即可完成大量设计。还有足够多的未授权的 FPGA I/O 引脚，允许使用 Digilent Pmods 或其他定制电路板和电路扩展设计。

Basys 3专为 Xilinx 的 Vivado 设计套件而设计，WebPACK 版本可从 Xilinx 免费下载。