学习回顾：SPI

一、SPI简介

        spi是由Motorola公司开发的一种通用数据总线，它由4根线组成，分别是SCK、MOSI、MISO和SS，它支持同步、全双工的模式，支持一主多从。

        相较于IIC，SPI通信协议通信速度更快，由于IIC上拉电阻的原因，导致其高电平驱动能力较弱，这就会导致从低电平转换到高电平的时间较长，导致其通信速率下降。

二、硬件电路

• 所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别接在一起。
• 主机另外引出多条SS线，分别接在各个从机的SS引脚。
• 输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空或者上拉输入。

        从这个图中我们可以看出，SCK时钟线由主机引出接入从机中，MOSI是主机输出从机输入，而MISO是主机输入从机输出，SS分别接在各个从机设备中。相对于IIC来说，SPI线更多，但是输入和输出是分开的两根线，控制线也是单独引出的，不需要像IIC一样需要寻址。但是SPI一次也只能控制一个从机设备，否则就会造成数据冲突。

        接下来我们详细了解一下SPI的工作原理：

        上图中SCK代表时钟线，分别接入主机和从机中，这样保证了同步的工作模式。既然有时钟，那么在时钟上升沿时，主机中的移位寄存器（高位先行）通过MOSI向从机发送1，而从机同样通过MISO向主机发送0，在时钟的下降沿，主机读取MISO中的数据0，从机读取MOSI的数据1， 从而完成“互换”。而SPI本质就是互换数据。那么互换，在单独接收和发送的时候呢？这个时候我看通过看SPI的官方协议可知，单独接收和发送也是互换数据，只不过这个时候一方会发送0x00或者0xFF。

三、时序单元

• 起始条件：SS从高电平转换到低电平。
• 终止条件：SS从低电平转换到高电平。

        接下来我们看上面的时序图：

• 在SS从高电平转换到低电平的时候，代表传输开始，这时在时钟的变化周期中就会进行数据“移出和移入”。我们运用的最多的模式是在SCK的第一个边沿移出数据，第二个边缘移入数据，也就是数据采样。但是在图中我们可以看到MISO两端是居于高低电平之间的。这个代表高阻态。
• 为什么要有高阻态呢？我们知道在选择从机的时候，我们SS要置为低电平，这个时候为了防止数据冲突，在SS高电平的时候，从机的MISO要置为高阻态，这样就可避免数据冲突。
• SPI还有其他的时序逻辑，这里我们不予讨论。

四、时序逻辑

        在分析时序逻辑之前，我们先要知道，SPI交换数据过程中，第一个数据一般都是指令码，在对应的从机中一般都会有指令集用于对应，比如我们经常用到的写数据，写数据使能，写数据失能等。比如在写数据失能和使能的时候，我们只需要向其发送一个字节的指令码即可。但是在写数据的时候，我们就需要给指令码之后继续发送写入的信息。知道这个之后我们来分析一下时序：

这里我们抓取一段波形来分析一下：

• 在SS高电平进入低电平的时候，时序开始。
• SCK时钟周期变化的时候，上升沿进行数据采样，下降沿变换数据，我们可以看到在一个周期内完成了一次数据的变换0x06。

        知道了逻辑之后，我们便可正常使用SPI通信了。但是需要注意的是，不同从机芯片的指令规定一般都是不同的，这个需要我们根据数据手册来对应去开发。比如项目中用到的W25Q64芯片，我要写数据的时候，一般先是写使能，然后写数据指令，在W25Q64的芯片手册的规定，在写数据之林之后的字节是地址高位，然后依次地址低位，在地址发送完毕之后，在跟着的要写入的数据。这个需要注意一下。