【通信协议】一篇搞懂SPI通信，主从机为什么需要共地

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1. SPI 信号线

SPI 通常有几根线：

• SCK：时钟线（主机输出，从机接收）
• MOSI：主机输出数据，从机输入
• MISO：从机输出数据，主机输入
• CS/SS：片选信号（主机输出，从机输入）
• GND：地线

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2. 为什么要共地？

👉 因为 数字电路的“1”和“0”是相对电压，而不是绝对电压。

• 主机发送一个高电平 1（例如 3.3V），

• 从机需要用自己的参考点（地/GND）去理解：

  • 如果 GND 一致，那么从机看到的就是 3.3V - 0V = 3.3V，正确识别为“高电平”。

  • 如果 GND 不一致，比如主机的地比从机的地高 1V：

    • 主机发 3.3V，从机参考的是自己的地 0V，但线上的电压其实对它来说是 (3.3V - 1V) = 2.3V。
    • 这时候可能还能勉强识别，但如果差得再大，就会出错。

更糟的情况：

• 如果完全没有共地，信号线上的电压根本没有参考点，从机完全无法判断到底是“0”还是“1”。
• 就像两个人说话时，一个用“摄氏度”当温度单位，一个用“华氏度”，不约定基准，就完全听不懂。

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3. 类比理解

• 共地 = 确认零点基准。
• 就好比两个城市要通信电力，必须先约定“零电位”在哪里，否则一方的 220V 可能在另一方看来是 110V，甚至负电压。

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4. 实际电路里如果不共地

• 信号可能会漂浮，逻辑电平识别错误。
• 严重时可能会烧毁器件（因为电压差可能让电流乱窜）。

所以：
SPI、UART、I²C 这些单端信号总线，都必须保证主从机有公共地线。

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✅ 总结：

• 数字电路信号是“相对电压”而不是“绝对电压”。
• 共地的作用就是让主机和从机有统一的参考点（0V 基准）。
• 如果不共地，信号无法正确识别，通信必然出错。

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