【嵌入式笔记】SPI协议

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种常见的串行通信协议，用于微控制器和它们的外围设备之间进行通信。SPI是一种高速、全双工、同步的通信方式，通常用于短距离通信。以下是SPI协议的一些关键特点：

1. 全双工通信：SPI允许发送和接收数据同时进行，即可以同时发送数据到外设和从外设接收数据。

2. 同步通信：SPI通信是同步的，数据传输通过一个时钟信号（SCLK）来同步。

3. 主从模式：

   • SPI通信需要一个主设备（Master）来生成时钟信号并启动数据传输。
   • 一个主设备可以连接多个从设备（Slave），每个从设备都需要一个单独的片选（Chip Select, CS）信号来控制其是否被选中参与通信。

4. 数据传输：

   • 数据通常按照高位在前（MSB-first）的顺序传输。
   • 数据传输速率由主设备生成的时钟信号频率决定。

5. 最少三/四根线：

   • MOSI（Master Out Slave In）：主设备数据输出，从设备数据输入线。
   • MISO（Master In Slave Out）：主设备数据输入，从设备数据输出线。
   • SCLK（Serial Clock）：时钟信号线，由主设备控制。
   • CS（Chip Select）：片选信号线，用于激活特定的从设备。(若摩托罗拉三线模式则不需要片选信号)。

6. 数据宽度：SPI通信的数据宽度是可配置的，常见的有8位、16位等，这个宽度称为“字大小”（Word Size）。

7. 时钟极性和相位：

   • CPOL（Clock Polarity）：时钟极性，决定了空闲时时钟信号的电平状态，可以是高电平或低电平。
   • CPHA（Clock Phase）：时钟相位，决定了数据采样的时钟边沿，可以是在第一个时钟边沿采样或第二个时钟边沿采样。

8. 通信模式：根据CPOL和CPHA的不同设置，SPI有四种通信模式，每种模式都有其特定的时钟信号和数据采样方式。

9. 连接方式：SPI设备通常通过一个共享的时钟线和数据线连接，每个从设备都有一个专用的片选线连接到主设备。

10. 应用场景：SPI广泛用于各种微控制器的外围设备通信，如SD卡、LCD显示器、传感器、无线模块等。

11. 软件支持：大多数微控制器和开发环境都提供了SPI通信的库函数或硬件抽象层，简化了SPI接口的使用。

SPI协议是一种简单而有效的通信方式，适用于需要高速数据传输和较少连接线的场景。由于其主从架构，SPI通信的控制权在主设备手中，从设备则根据主设备的指令进行响应。