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Micron Document

<!DOCTYPE html>

<title>Serial Peripheral Interface</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Serial Peripheral Interface</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Das <b>Serial Peripheral Interface</b> (<b>SPI</b>) ist ein im Jahr 1987 von Susan C. Hill und anderen beim Halbleiterhersteller <a href="Motorola" class="mw-redirect" title="Motorola">Motorola</a> (heute zu Teilen <a href="NXP_Semiconductors" title="NXP Semiconductors">NXP Semiconductors</a> und <a href="ON_Semiconductor" title="ON Semiconductor">ON Semiconductor</a>) entwickeltes <a href="Bus_(Datenverarbeitung)" title="Bus (Datenverarbeitung)">Bus-System</a>. Es stellt einen „lockeren“ Standard für einen <a href="Synchrone_Daten%C3%BCbertragung" title="Synchrone Datenübertragung">synchronen</a> <a href="Serielle_Daten%C3%BCbertragung" title="Serielle Datenübertragung">seriellen</a> <a href="Bus_(Datenverarbeitung)" title="Bus (Datenverarbeitung)">Datenbus</a> (<i>Synchronous Serial Port</i>) dar, mit dem digitale Schaltungen nach dem <a href="Master/Slave" title="Master/Slave">Master-Slave-Prinzip</a> miteinander verbunden werden können.<sup id="cite_ref-mot1_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-mot1-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Unter der Bezeichnung <i><a href="Microwire" title="Microwire">Microwire</a></i> gibt es von <a href="National_Semiconductor" title="National Semiconductor">National Semiconductor</a> ein von SPI abgeleitetes Bus-System.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Grundlagen">Grundlagen</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h3></div>

<ul><li>Die drei gemeinsamen Leitungen, an die jeder Teilnehmer angeschlossen ist, sind:</li></ul>

<dl><dd><dl><dd><ol><li>SLK (<span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic"><i>Serial Clock</i></span>) auch SCK oder SCLK, wird vom Controller zur Synchronisation ausgegeben</li>

<li>POCI (peripheral out/controller in) oder MISO (<span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic"><i>Master Input, Slave Output</i></span>)</li>

<li>PICO (peripheral in/controller out) oder MOSI (<span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic"><i>Master Output, Slave Input</i></span>)</li></ol></dd>

<dd>In der Industrie gibt es Bemühungen, die Master/Slave-Terminologie durch neutrale Begriffe zu ersetzen,<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> weshalb in vielen neueren Dokumentationen (z. B. den Arduino-Pinouts) die neueren Namen verwendet werden.</dd>

<dd>Manchmal werden die Datenleitungen auch SDO (<span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic"><i>Serial Data Out</i></span>) und SDI (<span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic"><i>Serial Data In</i></span>) genannt, wobei die Benennung meistens aus der Sicht des jeweiligen Busteilnehmers erfolgt, sodass hier die Leitungen über Kreuz verbunden werden müssen. Statt SDI mit SDI und SDO mit SDO zu verbinden, muss jeweils SDI mit SDO der Gegenstelle verbunden werden.</dd></dl></dd></dl>

<ul><li>Eine oder mehrere mit logisch-<i>0</i> aktive Chip-Select-Leitungen, welche alle vom Controller gesteuert werden und von denen je eine Leitung pro Slave vorgesehen ist. Diese Leitungen werden je nach Anwendung unterschiedlich mit Bezeichnungen wie <span style="text-decoration:overline">CS</span>, <span style="text-decoration:overline">SS</span>, <span style="text-decoration:overline">STE</span> oder CE für <span lang="en"><i>Chip Select</i></span>, <span lang="en"><i>Slave Select</i></span>, <span lang="en"><i>Slave Transmit Enable</i></span> oder <i>Chip Enabler</i> bezeichnet, oft noch in Kombination mit einer Indexnummer zur Unterscheidung. Es gibt auch spezielle Anwendungen, bei denen sich mehrere Chips eine Leitung teilen, siehe Bild 1.</li>

<li><a href="Duplex_(Nachrichtentechnik)" title="Duplex (Nachrichtentechnik)">Vollduplexfähig</a></li>

<li>Viele Einstellmöglichkeiten, wie

<ul><li>mit welcher <a href="Taktflanke" class="mw-redirect" title="Taktflanke">Taktflanke</a> ausgegeben oder eingelesen wird</li>

<li>Wortlänge (Anzahl der Bits, die übertragen werden)<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup></li>

<li>Übertragung: <a href="Bitwertigkeit" title="Bitwertigkeit">MSB</a> oder LSB zuerst</li></ul></li>

<li>Unterschiedliche <a href="Taktsignal" title="Taktsignal">Taktfrequenzen</a> bis in den MHz-Bereich sind zulässig.</li>

<li>Vielfältige Einsatzmöglichkeiten in Audio- und Messanwendungen, zur Datenübertragung zwischen <a href="Mikrocontroller" title="Mikrocontroller">Mikrocontrollern</a>.</li></ul>

<p>Viele Einstellungsmöglichkeiten sind unter anderem deshalb erforderlich, weil die Spezifikation für den SPI-Bus in vielen Eigenschaften nicht festgelegt ist, wodurch verschiedene, zueinander inkompatible Geräte existieren. Häufig ist beispielsweise für jeden angeschlossenen Schaltkreis eine eigene Konfiguration des steuernden Mikrocontrollers (Controller des SPI-Bus) erforderlich.

</p><p>Viele Mikrocontroller, wie die meisten <a href="Atmel_AVR" class="mw-redirect" title="Atmel AVR">AVR</a>, erlauben über den SPI-Bus eine <a href="In-System-Programmierung" title="In-System-Programmierung">In-System-Programmierung</a> (kurz auch ISP).

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Protokollablauf_und_Einstellmöglichkeiten"><span id="Protokollablauf_und_Einstellm.C3.B6glichkeiten"></span>Protokollablauf und Einstellmöglichkeiten</h3></div>

<p>An den Bus können so viele Teilnehmer angeschlossen werden, wie Slave-Select-Leitungen vorhanden sind, zuzüglich des genau einen Masters, der seinerseits das <a href="Clock-Signal" class="mw-redirect" title="Clock-Signal">Clock-Signal</a> an SCK erzeugt. Der Master legt mit der Leitung „Slave Select“ fest, mit welchem Slave er kommunizieren will. Wird sie gegen Masse gezogen, ist der jeweilige Slave aktiv und „lauscht“ an MOSI, bzw. legt er seine Daten im Takt von SCLK an MISO. Es wird ein Wort vom Master zum Slave und ein anderes Wort vom Slave zum Master transportiert.

</p><p>Ein Protokoll für die Datenübertragung wurde von Motorola zwar nicht festgelegt, doch haben sich in der Praxis vier verschiedene „Modi“ durchgesetzt. Diese werden durch die Parameter „Clock Polarity“ (CPOL) und „Clock Phase“ (CPHA) festgelegt. Bei CPOL=0 ist der Clock Idle Low, bei CPOL=1 ist der Clock Idle High. CPHA gibt nun an, bei der wievielten Flanke die Daten übernommen werden sollen. Bei CPHA=0 werden sie bei der ersten Flanke übernommen, nachdem SS auf Low gezogen wurde, bei CPHA=1 bei der zweiten. Somit werden die Daten bei CPOL=0 und CPHA=0 mit der ersten Flanke übernommen, die nur eine steigende Flanke sein kann. Bei CPHA=1 wäre es die zweite, also eine fallende Flanke. Bei CPOL=1 ist es folglich genau andersherum, bei CPHA=0 fallende Flanke und bei CPHA=1 steigende Flanke.

</p><p>Der Slave legt bei CPHA=0 seine Daten schon beim Herunterziehen von SS an MISO an, damit der Master sie beim ersten Flankenwechsel übernehmen kann. Bei CPHA=1 werden die Daten vom Slave erst beim ersten Flankenwechsel an MISO gelegt, damit sie beim zweiten Flankenwechsel vom Master übernommen werden können. Der Master hingegen legt seine Daten immer zum gleichen Zeitpunkt an, meist kurz nach der fallenden Flanke von SCK.

</p><p>Mit jeder Taktperiode wird ein Bit übertragen. Beim üblichen Bytetransfer sind also acht Taktperioden für eine vollständige Übertragung nötig. Es können auch mehrere Worte hintereinander übertragen werden, wobei in der Spezifikation nicht festgelegt ist, ob zwischen jedem Wort das <span style="text-decoration:overline">SS</span>-Signal kurz wieder auf High gezogen werden muss. Eine Übertragung ist beendet, wenn das Slave-Select-Signal endgültig auf High gesetzt wird.

</p>

<caption><i>Modes</i> (Konstellationen)

</caption>

<th>CPHA

</th></tr>

<tr>

<td>0

</td></tr>

<tr>

<td>1

</td></tr>

<tr>

<td>0

</td></tr>

<tr>

<td>1

</td></tr></tbody></table>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Höhere_Datenübertragungsrate_mittels_Dual_und_Quad_SPI"><span id="H.C3.B6here_Daten.C3.BCbertragungsrate_mittels_Dual_und_Quad_SPI"></span>Höhere Datenübertragungsrate mittels <i>Dual</i> und <i>Quad SPI</i></h3></div>

<p>Um eine höhere <a href="Daten%C3%BCbertragungsrate" title="Datenübertragungsrate">Datenübertragungsrate</a> zu erreichen, gibt es unter der Bezeichnung <i>Dual SPI</i> bzw. <i>Quad SPI</i> bei manchen Peripheriebausteinen optional eine <a href="Parallele_Daten%C3%BCbertragung" title="Parallele Datenübertragung">parallele Datenübertragung</a> zweier bzw. vierer Bits. Bei <i>Dual SPI</i> erfolgt die Übertragung (mit verdoppelter Datenübertragungsrate) über die beiden Leitungen POCI/MISO und PICO/MOSI in die gleiche Richtung. Somit ist dabei nur <a href="Halbduplex" class="mw-redirect" title="Halbduplex">Halbduplex</a>-Betrieb möglich; außerdem ist eine umschaltbare Übertragungsrichtung bei den Datenpins notwendig. Bei <i>Quad SPI</i> werden zwei weitere Datenleitungen hinzugenommen, um die Datenübertragungsrate abermals zu verdoppeln. Der SPI-Flash-Baustein W25Q40CL beispielsweise funktioniert dazu zwei Pins um (<span style="text-decoration:overline">Hold</span> und <span style="text-decoration:overline">Write Protect</span>), deren eigentliche Funktionen dann nicht mehr zur Verfügung stehen.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Varianten">Varianten</h2></div>

<p><i>SafeSPI</i> ist ein Industriestandard für SPI in Automobilanwendungen. Sein Hauptaugenmerk liegt auf der Standardisierung der Übertragung von Sensordaten zwischen verschiedenen Geräten.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noresize noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Commons"></span></span></div><b><span class=""><a class="external text" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Serial_Peripheral_Interface?uselang=de"><span lang="en">Commons</span>: Serial Peripheral Interface</a></span></b> – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien</div>

/* start https://de.wikipedia.org/ */

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</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20190116220910/http://www.mct.de/faq/spi.html">SPI – Serial Peripheral Interface</a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> vom 16. Januar 2019 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>), Grundlagenartikel</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<span class="cite">Patent <a rel="nofollow" class="external text" href="https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?locale=de_EP&CC=US&NR=4816996">US4816996</a>: <i>Queued serial peripheral interface for use in a data processing system.</i> Angemeldet am <span style="white-space:nowrap;">24. Juli 1987</span>, veröffentlicht am <span style="white-space:nowrap;">28. März 1989</span>, Anmelder: Motorola (heute z. T.: NXP Semiconductors), Erfinder: Susan C. Hill, Joseph Jelemensky, Mark R. Heene.</span><span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Apatent&rft_id=US4816996&rft.applcc=US&rft.title=Queued+serial+peripheral+interface+for+use+in+a+data+processing+system&rft.inventor=Susan+C.+Hill%2C+Joseph+Jelemensky%2C+Mark+R.+Heene&rft.assignee=Motorola+%28heute+z.%26nbsp%3BT.%3A+NXP+Semiconductors%29&rft.appldate=1987-07-24&rft.pubdate=1989-03-28">‌</span>

gooonen</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://oshwa.org/resources/a-resolution-to-redefine-spi-signal-names/"><i>A Resolution to Redefine SPI Signal Names.</i></a><span class="Abrufdatum"> Abgerufen am 20. Juni 2025</span> (amerikanisches Englisch).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASerial+Peripheral+Interface&rft.title=A+Resolution+to+Redefine+SPI+Signal+Names&rft.description=A+Resolution+to+Redefine+SPI+Signal+Names&rft.identifier=https%3A%2F%2Foshwa.org%2Fresources%2Fa-resolution-to-redefine-spi-signal-names%2F&rft.language=en-US"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20190116220910/http://www.mct.de/faq/spi.html"><i>mct.de: SPI - Serial Peripheral Interface.</i></a> 16. Januar 2019, archiviert vom <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r250917974">

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</style><span class="dewiki-iconexternal"><a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Fwww.mct.de%2Ffaq%2Fspi.html">Original</a></span> am <span style="white-space:nowrap;">16. Januar 2019</span><span>;</span><span class="Abrufdatum"> abgerufen am 21. Oktober 2021</span>.</span> <small class="archiv-bot"><span class="wp_boppel noviewer" aria-hidden="true" role="presentation"><span typeof="mw:File"><span title="i"></span></span></span> <b>Info:</b> Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.</small><span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://IABotmemento.invalid/http://www.mct.de/faq/spi.html">@1</a></span><span style="display:none"><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.mct.de/faq/spi.html">@2</a></span><span style="display:none">Vorlage:Webachiv/IABot/www.mct.de</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASerial+Peripheral+Interface&rft.title=mct.de%3A+SPI+-+Serial+Peripheral+Interface&rft.description=mct.de%3A+SPI+-+Serial+Peripheral+Interface&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20190116220910%2Fhttp%3A%2F%2Fwww.mct.de%2Ffaq%2Fspi.html&rft.date=2019-01-16&rft.source=http://www.mct.de/faq/spi.html"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Winbond" title="Winbond">Winbond</a>: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.winbond.com/resource-files/w25q40cl_e_07282017.pdf">2.5/3/3.3V 4 M-BIT SERIAL FLASH MEMORY WITH 4KB SECTORS, DUAL AND QUAD SPI</a>, Datenblatt für Speicherbaustein W25Q40CL (PDF), Seite 7.</span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://safespi.org/faq"><i>FAQ - Frequently Asked Questions.</i></a> In: <i>SafeSPI.</i><span class="Abrufdatum"> Abgerufen am 29. März 2022</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASerial+Peripheral+Interface&rft.title=FAQ+-+Frequently+Asked+Questions&rft.description=FAQ+-+Frequently+Asked+Questions&rft.identifier=https%3A%2F%2Fsafespi.org%2Ffaq&rft.language=de"> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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