答案

SPI最大傳輸速率受以下幾個條件影響：

1. SPI的最大時鍾頻率
2. CPU處理SPI數據的能力
3. 輸出端驅動能力（PCB所允許的最大信號傳輸速率）

 

SPI的最大時鍾頻率

一般情況下，SPI模塊的最大時鍾頻率為系統時鍾頻率的1/2。雖然SPI的傳輸速率主要受限於CPU處理SPI數據的能力，但在同另一個非常高速率的SPI設備通訊時，SPI的最大時鍾頻率將有可能制約其傳輸速率。

 

CPU處理SPI數據的能力

通常情況下，考慮到系統中CPU有可能需要處理其他任務，以及對所接收SPI數據的具體運算處理方法，CPU處理SPI數據的能力將影響到整體的傳輸速率。

例如，系統在收到SPI數據后只是作簡單的累加。如果當前SPI模塊的時鍾頻率是1/2系統時鍾頻率，接收每一個SPI byte將需要16個系統時鍾周期。那么在下一筆SPI數據接收到之前CPU有足夠的時間來處理當前數據，此時SPI的最大傳輸速率即為系統時鍾的1/2。

接下來考慮另外一種情形，假設CPU有50%的時間用於處理其他任務，同時對所接收到的每byte SPI數據，需要100個系統時鍾周期來作運算處理。每接收1 byte SPI數據，CPU需要100個時鍾周期來作處理，同時需要100個時鍾周期來處理其他任務，因此總共需要消耗200個系統時鍾周期。用公式表達如下：

200 *Tsysclk = 8 * Tspiclk;

spiclk = sysclk/25;

因此，在這個例子中，我們可以看出SPI的最大傳輸速率由CPU處理SPI數據的能力所決定。

 

輸出端驅動能力

最后要考慮的因素是輸出節點的驅動力。PCB上的微量電容和器件引腳的輸出阻抗相結合，將會形成一個低通濾波器，限制設備間信號的傳輸速度。通常該濾波器的截止頻率可以近似為：

Fmax = 1 /（2 × π × Rdrive * Ctrace）；

其中Rdrive是所驅動的最大阻抗值，Ctrace表示輸出節點所驅動的所有微量電容的總和。

在固定阻抗條件下，電路的微量電容將成為制約SPI傳輸速率的因素。系統中如果設備間的距離非常短（Ctrace較小值），那么CPU的處理能力或SPI的時鍾頻率將是主要限制因素。如果系統中總線上有多個SPI設備，同時設備間的連線很長（Ctrace較大值），那么輸出驅動能力將制約SPI的傳輸速率。