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大多数多路复用器使用 GPIO 信号在输入和输出连接之间切换。 控制多路复用器的另一种方法是使用 SPI。 使用 SPI 控制的器件将具有四个引脚来代替 GPIO 控制引脚：SDI、SDO、CS 和 SCLK。 由于控制 SPI 器件需要多达4个引脚、因此更常见的情况是它在具有8个或更多通道的多路复用器上实现。 多路复用器具有内部 SPI 接口(如图1所示)、允许独立控制开关、从而实现尺寸更小的设计。
图1–SPI 控制的多路复用器图
地址模式
TMUXS7614D 是 TI 首个真正的 SPI 控制多路复用器。 它是一款1：1、单刀单掷(SPST) 8通道 SPI 控制型多路复用器。 SPI 信号通信默认为地址模式、在该模式下、多路复用器的寄存器由以芯片选择线路(/CS)为界的16位 SPI 命令访问。 启用 CRC 后、SPI 信号将改为24位命令。 除地址模式外、该器件还可在突发和菊花链模式下运行。 SPI 接口引脚为 SDI、SDO、SCLK 和/CS。 在执行 SPI 命令期间、/CS 必须保持低电平、而 SDI 线上的数据由器件在 SCLK 的上升沿捕获。 数据在 SCLK 的下降沿通过 SDO 线路发送。 下面的图2展示了 SPI 信号通道。
图2–SPI 地址模式图
SDI 线路上的第一位指示它是读取还是写入命令。 如果该位为1、则为读取操作；如果该位为0、则为写入操作。 接下来的7位与目标寄存器地址相关。 其余8位是数据位。 这些寄存器包含在写命令期间通过 SPI 接口发送的数据。 在读取命令中、会忽略 SDI 线上的最后八位、因为在时钟周期9至16期间、SDO 线路会发送目标地址寄存器中包含的数据。 在读取命令期间、存储在目标寄存器中的数据在 SCLK 下降沿的 SDO 线上的最后八位中发送。
突发模式
通过突发启用寄存器启用突发模式。 它允许 SPI 接受连续的命令、而无需将/CS 线路置为无效。 它使用与地址模式相同的16位命令结构来与器件通信。 SDO 线路的工作方式也与地址模式类似。
图3–SPI 突发模式图
菊花链模式
TMUXS7614D 可以通过发送16位 SPI 命令0x2500进入菊花链模式。 菊花链模式允许以菊花链配置连接多个器件。 在菊花链模式下、用户可以打开或关闭链上每个器件上的单独开关。 所有器件 VL 相同的/CS、SCLK 和 μ C 线路。 每条 SDO 线路都连接到链上下一个器件的 SDI 线路、但最后一个连接回 MCU 的器件的 SDO 线路除外。 要退出菊花链模式、需要进行硬件复位。 菊花链中的 SPI 信号如下面的图4所示。 表1显示了使用通过 GPIO 上的 SPI 控制的高通道多路复用器的优势。
图4–SPI 菊花链模式图
表1–GPIO 与 SPI I/O 计数比较
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