浅谈SPI总线

浅谈SPI总线

概念

SPI接口是Motorola首先提出的同步串行全双工外围接口总线。采用主从模式架构，支持多从机模式应用，一般仅支持单主机。时钟由主机控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后。SPI接口有两根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据传输速率可达几Mbps的水平。

SPI总线被广泛的使用在Flash、ADC、LCD等设备中与MCU间，要求通信速率较高的场合。

SPI共有4根信号线，分别是：片选线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。

片选线：低电平有效，从机使能信号，由主机控制；
时钟线：主机产生时钟信号；
串行输出数据线：MOSI，主机输出从机输入
串行输入数据线：MISO，主机输入从机输出

SPI总线时序

起始信号：片选线由高电平变为低电平；

停止信号：片选线由低电平变为高电平；

数据传输：SPI使用MOSI和MISO信号线来传输数据，使用SCK时钟线进行数据同步。MOSI和MISO数据线在SCK的每一个始终周期传输一位数据，且数据输入输出是同时进行的。SPI每次数据传输可以8位或者16位位单位，每次传输的单位数不受限制。

SPI总线通讯协议

SPI有四种通讯方式：

在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA），这两项即是主从设备间数据采样的约定方式。

时钟极性CPOL：设置时钟空闲时的电平
当CPOL = 0 ， SCK引脚在空闲状态保持低电平，当SCK时钟线由低电平变高电平时采样；
当CPOL = 1 ， SCK引脚在空闲状态保持高电平，当SCK时钟线由高电平变低电平时采样。

时钟相位CPHA：设置数据采样时的时钟沿
当CPHA = 0 ，MOSI或MISO数据线上的信号会在SCK时钟线的奇数边沿被采样；
当CPHA = 1 ， MOSI或MISO数据线上的信号会在SCK时钟线的偶数边沿被采样。