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时钟芯片在一个14.314的晶振旁边 没有什么又叫频率发生器之说。总线时钟频率以MHz为单位,工作频率越高则总线工作速度越快,也即总线带宽越宽。
SPI总线时钟极性和时钟相位的概念理解
SPI,是英语Serial Peripheral interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为PCB的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
其工作模式有两种:主模式和从模式,无论那种模式,都支持3Mbit/s的速率,并且还具有传输完成标志和写冲突保护标志。
跟SPI密切相关的两个概念是时钟极性和时钟相位。
时钟极性:表示时钟信号在空闲时是高电平还是低电平。
时钟相位:决定数据是在SCK的上升沿采样还是在SCK的结束沿采样。
下面以矩力的7022B芯片为例子,分析SPI工作模式的设置。
在7022B的数据手册中,指出:在SCK的上升沿放数据,在下降沿取数据。在SCK的下降沿将DIN的数据采样到7022B中,在SCK的上升沿将7022B的数据放置在DOUT上面输出。
下面是模拟SPI总线对7022B进行读取的例子,这个例子生动表示了何时放数据,何时采样数据。
unsigned long Read_reg3(unsigned char cmd)
{
int i;
unsigned long data;
set_bit(SPI_PORT,SPI_SS);
clr_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
clr_bit(SPI_PORT,SPI_SS);
for(i=0;i
{
set_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
if(cmd&0x80)
{
set_bit(SPI_PORT,SPI_MOSI);
}
else
{
clr_bit(SPI_PORT,SPI_MOSI);
}
cmd=cmd
nop;
nop;
clr_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);nop;
}
clr_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
_delay_us(3);
data=0;
for(i=0;i
{
set_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
nop;
nop;
nop;
if(PINB&(1
{
data+=1;
}else
{
data+=0;
}
data=data
nop;
clr_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
}
set_bit(SPI_PORT,SPI_SS);
return data;
}
如果采用硬件SPI,则需要对单片机(ATMEGA16)SPI寄存器进行设置,本例子中,需要设置SPCR=0x57;//MSB在先01010011
时钟极性为0,因为空闲时CLK电平为低。
时钟相位设置为1,因为是下降沿采样数据,上升沿放数据。
我对SPI的理解错在采样的概念上。比如,下降沿采样,当主机接收时,我觉得应该是先有下降沿,再有采样。
其实,正确的理解是:采样是对主机从机都一致的概念,采样之前必须把数据准备好。当主机接收数据时,主机也是下降沿采样,但是在下降沿发生之前,必须准备好数据,换句话说,从机在上升沿发生后,就要把数据放出来,为下降沿采样做好准备。
电脑脉搏—时钟频率的来龙去脉
微型计算机
一首美妙的乐曲会有一个主旋律,而电脑的主旋律就是CPU的时钟频率。主频、外频和倍频,它们从何而来?锁频、超频,又是怎么回事呢?
电脑
中有许许多多的半导体芯片,每个芯片都是在特定的时钟频率下进行工作的。时钟发生器提供给芯片的时钟信号是一个连续的脉冲信号,而脉冲就相当于芯片的脉搏,每一次脉冲到来,芯片内的晶体管就改变一次状态,让整个芯片完成一定任务。
电脑中的芯片绝大多数属于数字逻辑芯片,数字芯片中众多的晶体管全都工作在开关状态,它们的导通和关断动作无不是按照时钟信号的节奏进行的。如果时钟频率过高,就可能出现晶体管的状态来不及变化的情况,产生死锁或随机性误操作。所以,每一款芯片都有自己的频率极限。
一、频率是什么?
频率用f表示,基本单位为“1次/秒”,记做Hz(赫兹)。1Hz就是每秒一次,10Hz是每秒10次(图1)。不过,Hz这个单位在电脑里面太小了,因此通常以KHz、MHz或GHz来表示信号频率。随着频率的攀升,若干年以后恐怕需要使用THz作为频率的单位了(表1)。
图1: 脉冲波头越多则频率越高
表1: 频率表示法
频率单位 kHz MHz GHz THz
换算关系 1×10^3Hz 1×10^6Hz 1×10^9Hz 1×10^12Hz
英文名称 Kilo Hz Mega Hz Giga Hz Tera Hz
中文名称 千赫兹 兆赫兹 吉赫兹 太赫兹
1.周期与频率
在电脑技术中,与频率相对应的一个常用术语是周期。周期是频率的倒数,频率越高,周期越短。譬如时钟频率为1GHz时,其时钟周期为1纳秒(表2)。
表2:频率与周期对照表
时钟频率 时钟周期 时钟频率 时钟周期
5MHz 200ns 133MHz 7.5ns
10MHz 100ns 166MHz 6.0ns
20MHz 50ns 200MHz 5.0ns
25MHz 40ns 250MHz 4.0ns
33MHz 30ns 300MHz 3.3ns
40MHz 25ns 333MHz 3.0ns
50MHz 20ns 400MHz 2.5ns
66MHz 15ns 500MHz 2.0ns
80MHz 12ns 800MHz 1.2ns
100MHz 10ns 1GHz 1.0ns
120MHz 8.3ns 4GHz 0.25ns
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