SPI学习笔记1

SPI 简介

SPI 是英语 Serial Peripheral interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是 Motorola首先在其 MC68HCXX 系列处理器上定义的。 SPI 接口主要应用在 EEPROM， FLASH，实时时钟， AD 转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。 SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为 PCB 的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议.

SPI 的内部简明图

 

 从图中可以看出，主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向自己的SPI移位寄存器写入一个字节来发起一次传输。移位寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机，从机也将自己的移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需要忽略接收到的字节；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。

SPI的连接方式

 

SPI 接口一般使用 4 条线通信：
MISO : 主设备数据输入，从设备数据输出引脚。主机从这条信号线读入数据，从机的数据则由这条信号线输出，即在这条线上数据的方向为从机到主机。
MOSI : 主设备数据输出，从设备数据输入。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
SCLK : 时钟信号，由主设备产生。具体的时钟频率设置，需要参考主从设备的手册说明。
CS/NSS : 片选信号线。当SPI多个设备与MCU相连时，通过该引脚选择哪个设备与MCU通信。 CS引脚低电平有效。即只有当某个SPI设备的CS引脚为低电平时， MUC才能和它进行通信。

SPI 主要特点

可以同时发出和接收串行数据； 可以当作主机或从机工作； 提供频率可编程时钟； 发送结束中断标志； 写冲突保护； 总线竞争保护等。

SPI 时序

SPI 总线四种工作方式 SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（ CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果 CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（ CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果 CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。 SPI 主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。

从时序图中，我们主要确认的是，什么时候对数据进行采样。 SPI 的外设，这 4 种模式并不一定都能够使用，实际的应用中还要参考对应的 SPI 设备的手册说明，确认可以使用什么模式。

在一些文档中常说的SPI工作方式，其实就是CPOL和CPHA的不同组合：