IIC&SPI通信，“行走”在JHM140X中

在數(shù)字通信應(yīng)用領(lǐng)域，IIC(Inter-Integrated Circuit)和SPI(Serial Peripheral Interface)的身影我們隨處可見，可以進(jìn)行短距離的串行數(shù)據(jù)傳輸，是經(jīng)常用到的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。

IIC是一種兩線通信協(xié)議，它僅使用兩根線進(jìn)行通信。其中一根線用于數(shù)據(jù)（SDA），另一根線用于時(shí)鐘（SCL），可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，屬于半雙工同步通訊方式。

注：半雙工通訊：設(shè)備可以接收也可以發(fā)送，但是發(fā)送的時(shí)候不能接收，接收的時(shí)候不能發(fā)送。

IIC協(xié)議規(guī)定：

• 每一支IIC設(shè)備都有一個(gè)唯一的7位設(shè)備地址；

• 支持一主多從；

• 數(shù)據(jù)幀大小為8位的字節(jié)；

• 數(shù)據(jù)(幀)中的某些數(shù)據(jù)位，用于控制通信的開始、停止、方向（讀寫）和應(yīng)答機(jī)制。

IIC通信過(guò)程大概如下。首先，主設(shè)備發(fā)送一個(gè)START信號(hào)，大喊 “大家注意，準(zhǔn)備開始！”，通知從設(shè)備開始準(zhǔn)備工作以接收數(shù)據(jù)。

IIC通信過(guò)程

當(dāng)數(shù)據(jù)傳送完畢，主設(shè)備大喊“STOP！”，從設(shè)備就會(huì)放下工作，回到初始狀態(tài)。

主設(shè)備往從設(shè)備中寫數(shù)據(jù)

主設(shè)備往從設(shè)備中讀數(shù)據(jù)

SPI是全雙工同步串行總線，是微處理控制單元(MCU)和外圍設(shè)備之間進(jìn)行通信的同步串行端口，主要應(yīng)用在EEPROM、Flash、ASIC(專用集成芯片)等。

注：雙工通訊：設(shè)備在發(fā)送的同時(shí)也可以接收，接收的同時(shí)也能發(fā)送數(shù)據(jù)。

SPI總線需要使用四根線：串行時(shí)鐘輸入（SCK）、串行數(shù)據(jù)輸出（SDO）、串行數(shù)據(jù)輸入（SDI）和低電平有效的片選信號(hào)（CSB）。

SPI的通信原理很簡(jiǎn)單，有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備。 要開始SPI通信，主設(shè)備必須發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)，并通過(guò)片選CS信號(hào)選擇從設(shè)備。當(dāng)設(shè)備片選信號(hào)拉低之后，輸入到從設(shè)備的SCK開始有效，全雙工的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程開始。主設(shè)備輸出數(shù)據(jù)并被從設(shè)備讀取，從設(shè)備輸出數(shù)據(jù)并被主設(shè)備讀取。當(dāng)片選信號(hào)拉高之后，從設(shè)備不再被選中，結(jié)束整個(gè)傳輸過(guò)程。

含主設(shè)備（Master）和從設(shè)備（Slave）的SPI配置

JHM140X支持IIC和四線SPI接口協(xié)議。在這兩種協(xié)議中，JHM140X都作為從設(shè)備。IIC協(xié)議支持standard、fast和high speed mode三種速率模式，SPI協(xié)議支持任意的CPOL（時(shí)鐘極性）和CPHA（時(shí)鐘相位）設(shè)置四線配置。

接口的選擇是通過(guò)CSB引腳上的電平自動(dòng)完成的。若上電時(shí)，CSB引腳接VDD電平，則JHM140X使用IIC通信協(xié)議。如果CSB被下拉至低電平，則使用SPI協(xié)議。系統(tǒng)上電后任意時(shí)刻，只要CSB被下拉一次，則IIC協(xié)議被禁用，啟用SPI協(xié)議，直到下一次VDD上電，且POR發(fā)生動(dòng)作后才可能重新選擇IIC協(xié)議。

JHM140X模塊框圖

JHM140X是一款為差分電阻橋式傳感器信號(hào)設(shè)計(jì)的高精度信號(hào)調(diào)理芯片。電橋傳感器輸出的差分電壓信號(hào)可以高精度地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后由JHM140X進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償，最終可通過(guò) IIC或SPI接口讀取測(cè)量值。

對(duì)于橋式傳感器信號(hào)，JHM140X可以進(jìn)行高精度放大和 24-bit精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換，其放大器的增益和ADC輸入電壓的偏移范圍是可設(shè)置的。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字輸入信號(hào)在數(shù)字域中補(bǔ)償了偏移和增益的熱漂移以及非線性。來(lái)自片上傳感器的溫度信號(hào)也被數(shù)字化并饋送到補(bǔ)償電路，補(bǔ)償系數(shù)可以寫入片上可編程非易失性存儲(chǔ)器（MTP）。

JHM140X 支持自動(dòng)周期工作模式。在此模式下可以啟用集成IIR低通濾波器和 32級(jí)FIFO，這有助于低功耗應(yīng)用，并大大減少了外部MCU的工作負(fù)荷。

關(guān)鍵特性：

• 前置放大器的可編程增益4.4x~504x；

• 高分辨率 24-bit Σ-Δ ADC；

• 傳感器偏移的數(shù)字補(bǔ)償；傳感器增益的最高二階數(shù)字補(bǔ)償；

• 增益和偏移的一階和二階溫度漂移的數(shù)字補(bǔ)償；

• 典型的傳感器元件可實(shí)現(xiàn)精度 ±0.1%FSO@-40~+85℃；

• 內(nèi)置 IIR低通濾波器和周期性工作（CYC模式）下的32級(jí)FIFO；

• 平均電流消耗~ 4μA @ 1Hz ODR；

• 待機(jī)電流< 0.1μA。

  
  

JHM140X部分應(yīng)用