シリアルペリフェラルインターフェイスとは何ですか？

シリアルペリフェラルインターフェイス（SPI）は、マスタースレーブ関係で動作する低コストの4線式全二重同期シリアル通信データストリームインターフェイスです。 シリアルデバイスでのデータ転送は一度に1ビット行われるため、SPIは低速インターフェイスになります。 通常、断続的にアクセスされるオンボードの低速周辺機器と集積回路間のリンクとして使用されます。 パラレルデータ伝送デバイスと競合しますが、SPIの効率が向上すると、前者の利点は低下します。 SPIは「マイクロワイヤ」と呼ばれることもありますが、これはSPIのサブセットプロトコルと見なされます。

シリアル周辺機器インターフェースによるデータ転送は、全二重プロトコルを介して行われます。 データは、双方向で同時に送受信されます。 SPIを使用するアプリケーションは、このモードで非常に効率的になります。 そのようなアプリケーションの1つは、コーダーデコーダー（コーデック）とデジタル信号プロセッサー（DSP）の間です。 他のアプリケーションには、温度および圧力センサー、フラッシュメモリが含まれます。

2つのシリアルペリフェラルインターフェイスデバイスが通信するたびに、1つのデバイスは「マスター」と呼ばれ、もう1つのデバイスは「スレーブ」と呼ばれます。 マスターデバイスは、スレーブデバイスに信号を送信することにより、すべての通信を開始します。 シリアル周辺機器インターフェースバスは、複数のスレーブデバイスを単一のマスターに接続できます。

シリアルペリフェラルインターフェイスデバイスは、4つの異なる信号と共に、データの送信に3つのレジスタ（制御レジスタ（SPCR）、ステータスレジスタ（SPSR）、およびデータレジスタ（SPDR））を使用します。 最初の信号はシリアルクロック（SCLK）と呼ばれ、マスターデバイスのみが生成します。 この後に、マスターアウトスレーブイン（MOSI）、マスターインスレーブアウト（MISO）、およびスレーブ選択（SSn）が続きます。「n」は、マスターデバイスが接続されているスレーブデバイスの数です。

一般的なシングルスレーブ構成では、シリアルペリフェラルインターフェイスの使用を検討しているエンジニアは、SCLKをスレーブデバイスの入力に接続します。 MOSIは、MISOがスレーブからマスターにデータを転送する間、マスターデバイスからスレーブデバイスにデータを送信します。 どのデバイスがマスターで、どのデバイスがスレーブであるかを判断するために、前者はマスターSSnをスレーブSSnに接続し、後者への汎用ディスクリート入出力信号を生成します。

シリアルペリフェラルインターフェイスで複数のスレーブを1つのマスターに接続するには、マスターデバイスから個別のSSn信号を個別のスレーブに接続します。 たとえば、SS1はスレーブ1に接続され、SS2はスレーブ2に接続されます。 シングルスレーブ構成と同様に、SCLKはマスターデバイスから複数のスレーブに接続されます。 マスターからスレーブへのMOSIと、スレーブからマスターへのMISOが接続されます。