SPI协议

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本文详细介绍了SPI（Serial Peripheral Interface）协议的基础知识，包括其工作原理、所需的四条总线（SCK、MOSI、MISO、SS）的功能，以及Clock的极性和相位配置。此外，还提供了一个SPI数据传输的示例代码，并解释了3线SPI和4线SPI的区别。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

参考： https://en.wikipedia.org/wiki/Serial_Peripheral_Interface_Bus

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种用于短距离的同步串行通信协议，由Motorola开发。

SPI通常需要4根总线，即SCK、MOSI、MISO、SS。

SCK是时钟信号，由主机输出，MOSI即Master Output Slave Input、MISO即Master Input Slave Output，用于数据的传输，而SS是Slave Select，是设备的片选信号，低有效，也为一个主机接多个从设备成为可能。

Clock的极性和相位。

1. 极性（CPOL）
CPOL=0，表示Clock空闲时电平是低电平，高电平时Clock有效。
CPOL=1，表示Clock空闲时电平是高电平，低电平时Clock有效。

2. 相位（CPHA）
SPI数据采样都是边沿采样，即上升沿或下降沿，所以这里的CPHA表示是第一个边沿采样还是第二个边沿采样。
CPOL=0、CPHA=0表示第一个边沿上升沿采样。
CPOL=0、CPHA=1表示第二个边沿下降沿采样。
CPOL=1、CPHA=0表示第一个边沿下降沿采样。
CPOL=1、CPHA=1表示第二个边沿上升沿采样。

SPI极性、相位时序图如下：

根据极性和相位共有4中组合，也就是SPI的工作模式。
Mode 0 CPOL=0 CPHA=0
Mode 1 CPOL=0 CPHA=1
Mode 2 CPOL=1 CPHA=0
Mode 3 CPOL=1 CPHA=1

例程：

/*
 * Simultaneously transmit and receive a byte on the SPI.
 *
 * Polarity and phase are assumed to be both 0, i.e.:
 *   - input data is captured on rising edge of SCLK.
 *   - output data is propagated on falling edge of SCLK.
 *
 * Returns the received byte.
 */
uint8_t SPI_transfer_byte(uint8_t byte_out)
{
    uint8_t byte_in = 0;
    uint8_t bit;

    for (bit = 0x80; bit; bit >>= 1) {
        /* Shift-out a bit to the MOSI line */
        write_MOSI((byte_out & bit) ? HIGH : LOW);

        /* Delay for at least the peer's setup time */
        delay(SPI_SCLK_LOW_TIME);

        /* Pull the clock line high */
        write_SCLK(HIGH);

        /* Shift-in a bit from the MISO line */
        if (read_MISO() == HIGH)
            byte_in |= bit;

        /* Delay for at least the peer's hold time */
        delay(SPI_SCLK_HIGH_TIME);

        /* Pull the clock line low */
        write_SCLK(LOW);
    }

    return byte_in;
}

// 2017-09-04 add
通常SPI的接口的屏会说到3线SPI、4线SPI，那么有什么区别呢？

这个要根据IC的数据手册来看了，通常3线SPI包括SCLK、SDIN、CS，如果是4线SPI的话，多一个DC引脚，这个引脚用来控制发送的是数据还是命令。