O komunikačním rozhraní SPI (Serial Peripheral Interface) bylo již napsáno poměrně hodně příspěvků i na HW serveru (např. “SPI řešené se dvěma mikroprocesory AT89C2051”) . Je to velmi rozšířené jednosměrné nebo obousměrné komunikační rozhraní pro připojení celé řady periferních obvodů k mikroprocesoru (m P), které bývá ještě navíc vybaveno vodičem pro výběr periferního obvodu (CE - Chip Enable).

V praxi existuje několik variant SPI, princip přenosu dat je v podstatě stejný. Na rozdíl od paralelního přenosu dat se zde používá jen jeden vodič pro přenos dat a druhý pro potvrzení platnosti těchto dat na straně výstupu. Znamená to, že tento přenos se musí uskutečnit bit po bitu sériově. Zásadní vlastností tohoto přenosu je také skutečnost, že vysílací strana nikdy nečeká, zda přijímací strana všechna data bezchybně přijala. To musí být řešeno většinou volbou vhodného přenosového protokolu. Podrobnějším popisem rozhraní SPI se zabývat nebudeme, lze jej najít v literatuře. Jedna z možných realizací SPI rozhraní pouze programovými prostředky je uvedena v již zmíněném příspěvku “SPI řešené se dvěma mikroprocesory AT89C2051”. Navíc některé m P již mají standardní SPI vestavěno. Předložený článek ukazuje na použití SIPO obvodu, které nemá typizované SPI rozhraní, ale z hlediska potřebného časování je možné toto rozhraní pro jeho obsluhu použít.

Na obr. 1 je uvedeno schéma zapojení pro sériové řazení. Výstup SDAT ze zdroje signálu SPI je připojen na vstup SDIN prvního obvodu, výstup sériové linky prvního obvodu SDOU je připojen na vstup sériové linky druhého obvodu a tak to pokračuje dál. Výstup posledního obvodu není nikam připojen. Vstupy hodin SCLK jsou spojeny paralelně a je na ně přiveden hodinový kmitočet SPI zdroje. Pro “výběr” všech obvodů současně se používá jeden jediný signál CE. Programová obsluha takto řazených obvodů představuje obsluhu nx8 klopných obvodů typu D řazených za sebou. Znamená to tedy, že se všechny klopné obvody překlápí vždy buď na nástupní nebo sestupnou hranu hodinového signálu SCLK a přebírají stavy předchozích výstupů předřazených D klopných obvodů. Pro obsluhu všech n obvodů to představuje sériové vyslání nx8 bitů.

Obr.2. Schématické znázorněné paralelního připojení SIPO obvodů k SPI

Porovnání výhod a nevýhod sériového a paralelního připojení SIPO obvodů k m PS. Sériové řazení Výhody Nevýhody připojení pouze 3-mi vodiči   nutno vyslat vždy nx8 bitů delší čas na obsluhu (nxT8bitů) nutnost pamatovat si v m P vždy nx8-mi bitových údajů Paralelní řazení Výhody Nevýhody stačí vyslat vždy jen 8 bitů čas obsluhy je vždy jen T8bitů není potřebné si pamatovat vyslané údaje připojení 2+n vodiči

Na obr. 2. je uvedeno schéma zapojení pro paralelní řazení SIPO obvodů k SPI rozhraní m P. Výstup SDAT ze zdroje signálu SPI, jakož i výstup hodinového kmitočtu SLCK jsou paralelně přivedeny na všechny datové vstupy SDIN, resp. hodinové vstupy SCLK SIPO obvodů. Signály “výběru” obvodů CE jsou zde připojeny samostatně na “adresový” port mikroprocesoru (CE1, CE2, ..., CEn). Programová obsluha v tomto případě provede výstup dat pouze 8 bitů, podle zvoleného (a vybraného) SIPO obvodu.

Možnosti použití obvodu SIPO 74HCT595

Obvod HCT595 jako SIPO, umožňuje převádět vstupní sériová data do paralelní výstupní podoby. Tento převodník je tvořen 8-mi klopnými obvody typu “D”, zapojenými do série, přičemž vstup prvního (SDIN) a výstup posledního (SDIN) je vyveden. Dále obsahuje výstupní 8-bitovou “paměť” a nezbytné nastavovací, resp. nulovací obvody. Pro správnou funkci je nezbytný vstup SCLK - vstup sériových hodin, jehož funkce je shodná s funkcí SCLK PSI rozhraní a zajišťuje překlopení těchto klopných obvodů. Přesun dat mezi “pracovními” klopnými obvody typu “D” a výstupní pamětí je prováděno signálem LATCH. Ve většině katalozích je tento signál charakterizován krátkým impulsem “H”, “L”, “H” na konci přenesených dat do pracovních klopných obvodů. Pokud programátor napíše ovládací program, který bude přesně kopírovat požadované změny na vodičích SDATA, SCLK a LATCH, není o čem diskutovat, bude snad jen delší doba vykonávání. Pro připojení ke standardnímu SPI rozhraní, které se v současnosti stává součástí jednočipového mikroprocesoru, začíná být trošku problém, jak se signálem LATCH. Pokud by se připojil jen jeden SIPO obvod, tady by problém nebyl, v okamžiku připojení více obvodů (sériově nebo paralelně řazené) již tento problém může nastat. Na obr. 3. je uvedeno základní připojení SIPO obvodu HCT595 k SPI ADuC812. Pokud využijeme i signálu RESET, tak musí být “invertován” k signálu pro mikroprocesor. Tento signál nám zajistí “nulování” výstupních klopných obvodů po zapnutí napájení. Pokud jej nechceme použít připojíme PIN SRCLR na +5V a programově zajistíme po naběhnutí napájení prvotní nastavení vnitřních klopných obvodů.

Časové výsledky s takto zapojenými SIPO obvody jsou sejmuty logickým analyzátorem na obrázku. Z nich lze snadno odvodit čas potřebný na výstup 8-mi bitů.

Závěr