SPI详解（二）

数据传输

要开始SPI通信，主机必须发送时钟信号，并通过使能CS信号选择从机。片选通常是低电平有效信号。 SPI是全双工接口，主机和从机可以分别通过MOSI和MISO线路同时发送数据。在SPI通信期间，数据的发送（串行移出到MOSI/SDO总线上）和接收（采样或读入总线MISO/SDI上的数据）同时进行，通常都是MSB位先传输。串行时钟沿同步数据的移位和采样。 SPI接口允许用户灵活选择时钟的上升沿或下降沿来采样和/或移位数据。

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时钟极性和相位

SPI通信中，主机可以选择时钟极性和时钟相位，可以将工作模式分为4种。

• CPOL:Clock Polarity 决定时钟空闲状态电平是高电平还是低电平
  1=时钟空闲时为高，时钟低电平有效
  0=时钟空闲时为低，时钟高电平有效
• CPHA:Clock Phase 决定数据传输采样和移位方式
  1=数据采样发生在时钟偶数（2,4,6,…,16）边沿（包括上下边沿）
  0=数据采样发生在时钟奇数（1,3,5,…,15）边沿（包括上下边沿）

根据这种分配，4种SPI工作模式如下所示：

SPI模式	CPOL	CPHA	空闲状态时钟极性	采样/移位时钟相位
0	0	0	低电平	上升沿采样下降沿移位
1	0	1	低电平	上升沿移位下降沿采样
2	1	0	高电平	上升沿移位下降沿采样
3	1	1	高电平	上升沿采样下降沿移位

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时序

以下是4种工作模式下的通信示例，在这些示例中，数据显示在MOSI和MISO线上。传输的开始和结束用绿色虚线表示，采样边沿用橙色虚线表示，移位边沿用蓝色虚线表示。 请注意，这些图形仅供参考。要成功进行SPI通信，用户须参阅产品数据手册并确保满足器件的时序规格。

1. 模式0：
   

2. 模式1：
   

3. 模式2：
   

4. 模式3：
   

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注：

1. SPI是一个很开放的接口，指令解析、帧大小、LSB/MSB(Least Significant Bit/Most Significant Bit)、传输速率等规则并没有一个完善的定义，不同的SPI设备在这些方面的定义会有不同。
2. 不同SPI芯片，每次连续传输的数据量的大小（取决于MASTER、SLAVE中缓存最小的那个）常常不同。当一次连续通讯的的数据量超过帧的大小时，会出现数据丢失的现象。所以，每完成1帧的传输后，MASTER会停止接口时钟输出，master、slave读取处理收到的数据，然后进行下一帧的传输。
3. 在SPI接口协议中，并没有中断的定义，但是实际应用中，我们可以使用接口中断提高接口通讯速度。比如SLAVE是负责数据数据加解密的，MASTER下发一组明文给SLAVE加密，如果此时有个SLAVE输出到MASTER的中断信号，那么MASTER可以清楚的知道何时SLAVE完成了数据处理并读出处理结果，不必通过查询一遍遍的等待结束。

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参考
1. Serial Peripheral Interface - wikipedia
2. TI数字接口（续）— SPI 总线
3. Sparkfun-Serial Peripheral Interface (SPI)
4. SPI接口扫盲 SPI定义/SPI时序(CPHA CPOL)
5. SPI详解
6. SPI Block Guide V04.01