SPI简介-优快云博客

1、SPI简介

SPI（串行外设接口，Serial Peripheral Interface）是一种同步的串行通信协议，用于在微控制器和外部设备（如传感器、存储器、显示器等）之间进行数据交换。SPI是由摩托罗拉（Motorola）在1980年代初期提出的，广泛应用于嵌入式系统和各种外设的通信。

SPI是一种全双工通信协议，意味着它可以同时发送和接受数据。它是同步的，也就是说数据传输依赖于时钟信号，确保发送方和接收方的数据同步。

2、SPI通信原理

SPI通信通常设计四个主要信号线：

2.1、MOSI(Master Out Slave In)：主设备发送给从设备的数据线。

2.2、MISO(Master In Slave Out)：从设备发送给主设备的数据线。

2.3、SCK(Serial Clock)：由主设备提供的时钟信号，决定数据传输的时序。

2.4、SS(Slave Select)：用于选择从设备的信号。主设备通过此信号来选择特定的从设备。

3、SPI工作模式

SPI通常由不同的时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）配置，因此会有4种可能的工作模式：

3.1、CPOL = 0, CPHA C = 0：时钟信号的上升沿采样数据。

3.2、CPOL = 0, CPHA C = 1：时钟信号的下降沿采样数据。

3.3、CPOL = 1 ,CPHA C = 0：时钟信号的下降沿采样数据.

3.4、CPOL = 1, CPHA C = 1：时钟信号的上升沿采样数据。

不同的设备可能会使用不用的模式，因此确保主从设备在通信开始之前设定好一致的时钟模式。

4、SPI信号线和工作流程

4.1、MOSI(Master Out Slave In)：主设备发送数据到从设备。

4.2、MISO(Master In Slave Out)：从设备发送数据回主设备。

4.3、SCK(Serial Clock)：由主设备提供生成的时钟信号，控制数据位的时序。

4.4、SS(Slave Select)：主设备使用此信号来选择要通信的从设备。在多个设备系统中，通常每个从设备都有独立的SS引脚。

5、SPI数据传输过程

5.1、主设备（Master）启动通信：主设备通过将对应从设备的SS信号置低来激活从设备。

5.2、数据传输：数据通过MOSI和MISO两条线全双工传输，同时通过SCK控制数据时序。

5.3、数据接收：在传输过程中，主设备和从设备交换数据，每个时钟周期发送一位数据。

5.4、结束通信：数据传输完毕后，主设备将SS信号置高，表示通信结束。

6、SPI接口特性

6.1、全双工：SPI可以同时发送和接收数据。

6.2、同步：数据的发送与接收依赖于时钟信号，确保同步传输。

6.3、高速：SPI通常比I2C等其他协议速度更快，适用于需要高速数据传输的应用。

6.4、点对点通信：SPI通常用于一个主设备与一个从设备之间的通信，但也可以扩展到多从设备模式。

6.5、简单的硬件接口：SPI只需要四根线（MOSI、MISO、SCK和SS），接口简单且实现方便。

7、SPI通信中的设备角色：

7.1、主设备（Master）：发起通信并提供时钟信号，通常控制整个通信过程。

7.2、从设备（Slave）：响应主设备的请求，按照主设备的时钟和命令传输数据。

8、SPI实例应用

8.1、传感器：许多传感器（如温度、压力传感器）通过SPI将数据发送到微控制器。

8.2、存储设备：如SD卡、Flash存储器通常使用SPI协议进行数据传输。

8.3、显示屏：一些LCD或OLED显示器使用SPI来传输显示数据。

8.4、音频模块：一些音频解码芯片也使用SPI与微控制器通信。

9、SPI与其他通信协议对比