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Serial Peripheral Interface

Qu'est-ce que SPI?

SPI (Serial Peripheral Interface) est un protocole de communication série synchrone largement utilisé pour la communication a haute vitesse et courte distance entre les microcontroleurs et les périphériques. Developpe par Motorola, SPI utilisé une architecture maître-esclave avec quatre signaux principaux : SCLK (Serial Clock), MOSI (Master Out Slave In), MISO (Master In Slave Out) et CS/SS (Chip Select/Slave Select). Contrairement à l'I2C, SPI fonctionne en mode full-duplex, permettant la transmission et la réception simultanees de données. SPI est l'interface préférée pour la mémoire flash NOR, les cartes SD, les contrôleurs d'affichage, les ADC, les DAC et les capteurs a haute vitesse en raison de sa simplicite et de sa capacité a atteindre des fréquences d'horloge depassant 50 MHz. Le protocole n'a pas de spécification formelle, ce qui signifie que les implémentations varient — les ingénieurs doivent preter attention à la polarite de l'horloge (CPOL), à la phase de l'horloge (CPHA), à l'ordre des bits et à la taille des mots pour chaque dispositif. Les modes SPI courants (0 a 3) definissent différentes combinaisons de CPOL et CPHA. L'analyse de protocole est essentielle pour le débogage SPI car l'absence de cadrage et d'acquittement standardises rend difficile le diagnostic de problèmes à partir des seules formes d'onde. Un analyseur de protocoles décodé les signaux bruts en octets de commandes et de données lisibles, aidant les ingénieurs a vérifier les opérations de lecture/ecriture de mémoire flash, les configurations de registres de capteurs et l'intégrité des données sur le bus.

SPI Référence rapide

type Serial, synchronous
signals MOSI, MISO, SCK, CS
max Speed Up to 100+ MHz
voltage Range 1.8V – 5V
duplex Full-duplex

Instruments Acute compatibles avec SPI

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Comment analyser SPI avec les instruments Acute

1

Connectez votre analyseur logique Acute aux lignes SCLK, MOSI, MISO et CS du bus SPI.

2

Reliez un fil de masse à la référence de masse de la carte cible.

3

Dans le logiciel Acute, sélectionnez le décodeur de protocole SPI et assignez chaque signal (SCLK, MOSI, MISO, CS) au canal d'entrée correspondant.

4

Configurez le mode SPI (CPOL/CPHA), l'ordre des bits (MSB ou LSB en premier) et la taille des mots (typiquement 8 bits).

5

Capturez le trafic et visualisez les données décodées pour les deux directions MOSI et MISO simultanément, avec le cadrage par chip select pour chaque transaction.

Questions fréquemment posées

Quel taux d'échantillonnage est requis pour l'analyse du protocole SPI ?
Utilisez un taux d'échantillonnage d'au moins 4x la fréquence d'horloge SPI pour un décodage fiable. Pour un bus SPI à 10 MHz, echantillonnez à 50 MHz ou plus. Pour le SPI haute vitesse fonctionnant à 50 MHz ou plus, les analyseurs logiques Acute avec une analyse temporelle jusqu'à 2 GHz offrent une marge suffisante pour capturer des fronts nets et decoder les données avec précision.
Pourquoi mon décodage SPI affiche-t-il des données incoherentes ?
Les données SPI incoherentes sont le plus souvent causees par des reglages de mode CPOL/CPHA incorrects dans le décodeur. SPI possede quatre modes (0-3) qui definissent quand les données sont echantillonnees par rapport au front d'horloge. Vérifiez le mode correct dans la fiche technique du dispositif esclave. Vérifiez egalement que l'ordre des bits (MSB vs LSB en premier) et la taille des mots sont correctement configures dans les parametres du décodeur.
Combien de canaux sont nécessaires pour l'analyse SPI ?
Un bus SPI standard nécessité 4 canaux : SCLK, MOSI, MISO et CS. Si votre conception utilisé plusieurs dispositifs esclaves avec des lignes chip select individuelles, vous aurez besoin d'un canal supplémentaire par ligne CS. Les modes Dual SPI et Quad SPI nécessitent 2 ou 4 lignes de données plus l'horloge et CS, prevoyez donc de 4 a 7 canaux selon la configuration.

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