SPI总线协议学习笔记
最近正在学习SPI总线协议，看了很多网上的相关内容，觉得有必要整理一下，既可以巩固自己的学习内容，也可以和大家分享，方便以后的学习。
先来对SPI有个大概的了解，如下：
SPI是英语Serial Peripheral Interface的缩写，也就是串行外围设备接口。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，节约了芯片的管脚并且可以节省PCB的布局空间，故现在越来越多的芯片集成了这种协议。四根线的端口如下：SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCLK（时钟信号），CS（SS，片选）
SPI有四种工作模式(这里参考了网友的博客，http://www.linxh.blog.chinaunix.net/uid-23381466-id-257847.html)，如下：
四种工作模式是按照 SPI时钟极性CPOL 和 SPI时钟相位CPHA 来划分的。
当 SPI时钟极性CPOL=0 时，表示没有数据传输时为低电平；当 SPI时钟极性CPOL=1 时，表示没有数据传输时为高电平。
当 SPI时钟相位CPHA=0 时，表示时钟的第一个沿采集数据，第二个沿输出数据；当 SPI时钟相位CPHA=1 时，表示时钟的第一个沿输出数据，第二个沿采集数据。
需要注意的是，这里的第一个沿和第二个沿可以是上升沿或者下降沿，因为时钟极性不同，所以沿的方向也就跟着发生变化了。
接下来展示一下四种情况下的SPI工作模式图，可以方便我们的理解，如下： 
通过上面的图，就能大致了解这四种模式了，但是仅仅这样我觉得还是有点欠缺，有网友的SPI时序图详解，我觉得很有参考价值(网址，http://www.docin.com/p-76201096.html)。
其中，在文档的开头他做了一个假设(这个假设的前提是上升沿输出数据，空闲时时钟保持在低电平，也就是对应上图中的第二个工作模式，CPOL=0，CPHA=1)，很好的给我们解释了在时钟脉冲作用下，数据传输的详细过程，看完这个过程，我觉得会有更清楚的认识。
接着，在文档中间部分，他介绍了在CPOL=0，CPHA=0（空闲时时钟保持在低电平，上升沿采集数据，下降沿输出数据）的情况下，器件的电平变化情况，也很有学习价值，可以好好看一下。
最后，再附上用IO口来模拟的四种SPI模式程序，仅作参考理解用，还要根据实际情况改写，如下：
//表示相关引脚高低电平，要根据实际引脚修改。
SSEL_D(0) SSEL_D(1) //片选
SCK_D(0) SCK_D(1) //时钟信号
MOSI_D(0) MOSI_D(1) //SDO
MISO_I(0) MISO_I(1) //SDI
#define _CPOL 1 //时钟极性
#define _CPHA 0 //时钟相位
//延时子程序
void delay()
{
unsigned char m,n;
for(n=0;n<5;n++);
for(m=0;m<100;m++);
}
/**********************************************
模式零 写数据
***********************************************/
#if _CPOL==0&&_CPHA==0 //MODE 0 0
void SPI_Send_Dat(unsigned char dat)
{
unsigned char n;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(0);
if(dat&0x80)MOSI_D(1);
else MOSI_D(0);
dat<<=1;
SCK_D(1);
}
SCK_D(0);
}
/*********************************************
模式零 读数据
*********************************************/
unsigned char SPI_Receiver_Dat(void)
{
unsigned char n ,dat,bit_t;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(0);
dat<<=1;
if(MISO_I())dat|=0x01;
else dat&=0xfe;
SCK_D(1);
}
SCK_D(0);
return dat;
}
#endif
/*********************************************
模式一 写数据
*********************************************/
#if _CPOL==0&&_CPHA==1 //MODE 0 1
void SPI_Send_Dat(unsigned char dat)
{
unsigned char n;
SCK_D(0);
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(1);
if(dat&0x80)MOSI_D(1);
else MOSI_D(0);
dat<<=1;
SCK_D(0);
}
}
/*********************************************
模式一 读数据
*********************************************/
unsigned char SPI_Receiver_Dat(void)
{
unsigned char n ,dat,bit_t;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(1);
dat<<=1;
if(MISO_I())dat|=0x01;
else dat&=0xfe;
SCK_D(0);
}
SCK_D(0);
return dat;
}
#endif
/**********************************************
模式二 写数据
***********************************************/
#if _CPOL==1&&_CPHA==0 //MODE 1 0
void SPI_Send_Dat(unsigned char dat)
{
unsigned char n;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(1);
if(dat&0x80)MOSI_D(1);
else MOSI_D(0);
dat<<=1;
SCK_D(0);
}
SCK_D(1);
}
/*********************************************
模式二 读数据
*********************************************/
unsigned char SPI_Receiver_Dat(void)
{
unsigned char n ,dat,bit_t;
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(1);
dat<<=1;
if(MISO_I())dat|=0x01;
else dat&=0xfe;
SCK_D(0);
}
SCK_D(1);
return dat;
}
#endif
/**********************************************
模式三 写数据
***********************************************/
#if _CPOL==1&&_CPHA==1 //MODE 1 1
void SPI_Send_Dat(unsigned char dat)
{
unsigned char n;
SCK_D(1);
for(n=0;n<8;n++)
{
SCK_D(0);
if(dat&0x80)MOSI_D(1);
else MOSI_D(0);
dat<<=1;
SCK_D(1);
}
}
/************************************
模式三 读数据
************************************/
unsigned char SPI_Receiver_Dat(void)
{
unsigned char n ,dat,bit_t;
SCK_D(0);
for(n=0;n<8;n++)
{ SCK_D(0);
dat<<=1;
if(MISO_I())dat|=0x01;
else dat&=0xfe;
SCK_D(1);
}
SCK_D(1);
return dat;
}
#endif
void main()
{
SPI_Init();
DDRB = 0XFF;
//#if _CPOL
//SCK_D(0);
//#endif
while(1)
{
//SSEL_D(0);
//SPI_Send_Dat(0x01);
//SPI_Send_Dat(0x31);
//SSEL_D(1);
SSEL_D(0);
SPI_Send_Dat(0x81);
PORTB =SPI_Receiver_Dat();
SSEL_D(1);
//delay();
}
}
注：以上所参考的网址为：
http://www.linxh.blog.chinaunix.net/uid-23381466-id-257847.html
http://www.docin.com/p-76201096.html
http://www.51hei.com/mcu/1392.html