嵌入式通信总线协议SPI_spiqq

SPI简介

SPI(Serial Peripheral Interface)是串行外设接口的缩写，SPI是一种高速的、全双工、同步的串行通信总线；SPI采用主从方式工作，一般有一个主设备和一个或多个从设备； SPI需要至少4根线，分别是MISO（主设备输入从设备输出）、MOSI（主设备输出从设备输入）、SCLK（时钟）、CS（片选）。SPI使用引脚较少且布线方便，所以越来越多的芯片集成了这种通信协议；（SPI一般只有一个主机）。

寻址方式

当主设备要和某个从设备进行通信时，主设备需要先向对应从设备的片选线上发送使能信号（高电平或者低电平，根据从机而定，有些从机要求CS高电平使能，有些是低电平，CS上面标横线的一般为低电平有效）表示选中该从设备。

通信过程

SPI总线在进行数据传送时，先传送高位，后传送低位；数据线为高电平表示逻辑‘1’，低电平表示逻辑‘0’；一个字节传送完成后无需应答即可开始下一个字节的传送； SPI总线采用同步方式工作，时钟线在上升沿或下降沿时发送器向数据线上发送数据，在紧接着的下降沿或上升沿时接收器从数据线上读取数据，完成一位数据传送，八个时钟周期即可完成一个字节数据的传送;

极性和相位

SPI总线有四种不同的工作模式，取决于极性(CPOL)和相位(CPHL)这两个因素。

不同的从设备可能在出厂是就是配置为某种模式，这是不能改变的；但我们的通信双方必须是工作在同一模式下，所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制我们主设备的通信模式。

CPOL表示SCLK空闲时的状态

CPOL=0，空闲时SCLK为低电平

CPOL=1，空闲时SCLK为高电平

CPHA表示采样时刻

CPHA=0，每个周期的第一个时钟沿接收数据（采样）

CPHA=1，每个周期的第二个时钟沿接收数据（采样）

1. CPOL = 0, CPHA = 0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

2. CPOL = 0, CPHA = 1：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第2个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

3. CPOL = 1, CPHA = 0：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

4. CPOL = 1, CPHA = 1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采样是在第2个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

SPI工作原理

主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的SPI串行移位寄存器写入一个字节来发起一次传输。

串行移位寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机，从机也将自己的串行移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回至主机。这样一来两个移位寄存器中的内容就被交换。

外设的写和读是同步完成的，如果只进行向从机的写操作，主机只需忽略接收到的字节，反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送空字节来引发从机的传输。