SPI总线及协议分析

SPI总线https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg3NDkwMjc2NA==&mid=2247483727&idx=1&sn=b2aaabd36e9ede4b2d3197edcf0a27d8&chksm=cec8e4ccf9bf6ddaedb8db4030bbe564df964cc2f4a5f47e4c45fcf4a5abd87e63906d5603de#rd

SPI具有以下特点：

• 全双工/半双工同步串行通信

• 一主多从

• 通过片选信号选择通信设备

• 可编程的时钟极性和时钟相位

1 信号描述

信号	描述
MOSI	Master Output Slave Input，主机输出、从机输入引脚，用于数据传输。
MISO	Master Input Slave Output，主机输入、从机输出引脚，用于数据传输。
SS	Slave Select，选择信号，用以协调主从设备的通信。
SCK	时钟信号，用以同步数据的发送或接收。

（图）spi信号连接

2 不同时钟极性CPOL和时钟相位CPHA下的数据传输

CPOL为0时，SCK在空闲时为低电平；CPOL为1时，SCK在空闲时为高电平。

CPHA = 0 传输格式

定义SCK信号的第1个边沿，对应的MISO的电平为从机输出到主机的第1个有效数据，对应的MOSI的电平为主机输出到从机的第1个有效数据。

• 发出片选信号，切换需要传输数据信号

• 发出片选信号后，至少维持（tL），开始生成时钟信号

• 在第1个时钟边沿采样数据

• 在第2个时钟边沿切换数据

• 在第3个时钟边沿采样数据

• ...

• 完成数据传输后，最后1个时钟周期的第2个边沿需要维持（tT），才能取消片选

• 如需发起下一次数据传输，需要在上一次传出结束后至少间隔（tI）

（具体时间参数请参考指定通信设备的数据手册）

（图）CPHA = 0

CPHA = 1 传输格式

定义SCK信号的第2个边沿，对应的MISO的电平为从机输出到主机的第1个有效数据，对应的MOSI的电平为主机输出到从机的第1个有效数据。

• 发出片选信号

• 发出片选信号后，至少维持（tL），开始生成时钟信号

• 在第1个时钟边沿切换数据

• 在第2个时钟边沿采样数据

• 在第3个时钟边沿切换数据

• 在第4个时钟边沿采样数据

• ...

• 完成数据传输后，最后1个时钟周期的第2个边沿需要维持（tT），才能取消片选

• 如需发起下一次数据传输，需要在上一次传出结束后至少间隔（tI）

（具体时间参数请参考指定通信设备的数据手册）

（图）CPHA = 1

3 功能延伸

自动控制SS信号

SPI工作在主模式下，可选择自动控制SS信号。在数据传输时，自动片选外部设备。在数据传输完成后，自动取消外部设备片选。

三线SPI

在常规的四线模式下，SPI通过MOSI和MISO完成数据的双向传输（全双工）。SPI也可以工作在半双工模式下，这时只需要一根信号线就可以完成数据的输入输出。

• 在主机模式下，MOSI作为数据的I/O信号线（MOMI，Master Output, Master Input）

• 在从机模式下，MISO作为数据的I/O信号线（SISO，Slave Iuput Slave Output）

（图）三线SPI和四线SPI

通过SPI控制器控制数据的输入和输出。在数据输出时，由SCK信号线生成时钟信号。在信号输入时，SCK则接收时钟信号，用以同步数据输入。

5 结束语

至此，SPI总线已介绍完毕，希望本文可以帮助到大家！

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