Способов для общения электронных устройств между собой существует большое количество: примерно такая же аналогия, как для языков, на которых говорят люди на планете Земля. Эти языки в электронике называются протоколами связи.
Поскольку чаще всего мы имеем дело с программируемыми микроконтроллерами или отладочными платами на их основе, или на основе микропроцессоров, то стоит затронуть самые основные протоколы проводного способа связи между двумя устройствами. К ним относятся UART, SPI, I2C, I2S, USB, Ethernet. Это наиболее часто встречаемые протоколы.
SPI, I2C и UART немного медленнее, чем такие протоколы, как USB или Ethernet, но они намного проще и используют меньше аппаратных и системных ресурсов. SPI, I2C и UART идеально подходят для связи между микроконтроллерами, а также между микроконтроллерами и датчиками, когда не требуется передавать большие объёмы данных с высокой скоростью.
SPI (Serial Peripheral Interface) — это синхронный протокол связи, используемый для обмена данными между микроконтроллером и периферийными устройствами. Протокол SPI определяет способ передачи данных в полудуплексном режиме, где информация передается в обоих направлениях по одной и той же линии.
Линия связи между двумя устройствами в таком случае состоит из следующих типов участников: ведущее (Master) устройство, которое инициирует передачу данных и контролирует обмен информацией на шине SPI; ведомое (Slave) устройство, которое принимает команды и передаёт данные ведущему.
Шина SPI состоит из четырех линий:
1) SCLK (Serial Clock): сигнал тактирования, используемый для синхронизации передачи данных;
2) MOSI (Master Output, Slave Input): линия передачи данных от мастера к ведомому устройству;
3) MISO (Master Input, Slave Output): линия передачи данных от ведомого устройства к мастеру;
4) SS (Slave Select): линия выбора ведомого устройства для активации связи с мастером;
Протокол обмена данными SPI работает по принципу последовательной передачи данных бит за битом. Мастер формирует тактовый сигнал (SCLK) и на каждом такте отправляет и принимает биты данных по линиям MOSI и MISO соответственно.
Протокол SPI может поддерживать различные настройки скорости передачи данных, тактового сигнала, форматов фрейма и других параметров, которые зависят от требований конкретного устройства.
Широко используется во множестве устройств и проектов. Наиболее часто при работе с дисплеями, картами памяти и радиомодулями.