導(dǎo)言

SPI是串行擴(kuò)展總線。

串行總線技術(shù)可以使系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)大大簡化、系統(tǒng)的體積減小、可靠性提高。同時(shí)系統(tǒng)的更改和擴(kuò)充極為容易。

常用的串行擴(kuò)展總線有：I2C（Inter IC Bus)總線、單總線（1-WIRE BUS)、SPI（Serial Peripheral Interface）總線及Microwire/PLUS等。

一、SPI協(xié)議

SPI總線是微控制器四線的外部總線。SPI沒有明文標(biāo)準(zhǔn)，是一種事實(shí)總線，對通信操作的實(shí)現(xiàn)由芯片廠商和驅(qū)動(dòng)開發(fā)者通過data sheet和application notes溝通實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。SPI是四根信號(hào)線協(xié)議，如下：

SCLK：Serial Clock(Output from master);

MOSI：Master Output Slave Input(Outpt from Master);

MISO：Master Input Slave Output(Output from Slave);

SS：Slave Select(Active low,Output from Master);

二、 SPI協(xié)議通信

SPI是單主設(shè)備通信，總線中只有一個(gè)設(shè)備發(fā)起通信，能發(fā)起通信的設(shè)備稱為主設(shè)備。當(dāng)SPI主設(shè)備想讀/寫從設(shè)備時(shí)，首先拉低對應(yīng)從設(shè)備的SS線（SS是低電平有效）；然后發(fā)送工作脈沖到時(shí)鐘線上，在相應(yīng)的脈沖時(shí)間上，主設(shè)備把信號(hào)發(fā)到MOSI實(shí)現(xiàn)寫，同時(shí)可以對MISO線采樣實(shí)現(xiàn)讀。

三、SPI操作模式

SPI有四種操作模式：模式0、模式1、模式2、模式3。

這幾個(gè)模式之間的區(qū)別是定義了在時(shí)鐘脈沖的哪條邊沿轉(zhuǎn)換（toggles）輸出信號(hào)，哪條邊沿采樣輸入信號(hào)，還有時(shí)鐘脈沖的穩(wěn)定電平值（即時(shí)鐘信號(hào)無效時(shí)是高還是低）。每種模式由兩個(gè)參數(shù)描述，稱為時(shí)鐘極CPOL（clock polarity）與時(shí)鐘期CPHA（clock phase）。

Mode = Bit[CPOL]Bit[CPHA]

CPOL=0表示 SCK在空閑狀態(tài)時(shí)為0；

CPOL=1表示 SCK在空閑狀態(tài)時(shí)為1；

CPHA=0表示 在SCK第一個(gè)邊沿時(shí)輸入輸出數(shù)據(jù)有效；

CPHA=1表示 在SCK第二個(gè)邊沿時(shí)輸入輸出數(shù)據(jù)有效；

一般從器件的工作模式是固定的，主機(jī)要跟從機(jī)采用一樣的工作模式，雙方才能正常通信。如果有多個(gè)從設(shè)備，且從設(shè)備使用了不同的工作參數(shù)，那么主設(shè)備與不用的從設(shè)備通信時(shí)必須重新配置這些參數(shù)。

3.1 Mode0

Mode0時(shí)，CPOL=0，CPHA=0，SCK空閑狀態(tài)為低電平，主機(jī)數(shù)據(jù)在每個(gè)上升沿被從機(jī)采樣，數(shù)據(jù)輸出同理。?

3.2 Mode1

Mode1時(shí)，CPOL=0，CPHA=1，SCK空閑時(shí)為低電平，在SCK第二個(gè)邊沿時(shí)數(shù)據(jù)有效，即SCK下降沿有效。

?3.3 Mode2

Mode2時(shí)，CPOL=1，CPHA=0，SCK空閑時(shí)為高電平，在SCK第一個(gè)邊沿時(shí)數(shù)據(jù)有效，即SCK下降沿有效。

3.4 Mode3

Mode3時(shí)，CPOL=1，CPHA=1，SCK空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)數(shù)據(jù)在第二個(gè)邊沿時(shí)有效，即每個(gè)上升沿被從機(jī)采樣，數(shù)據(jù)輸出同理。

?四、SPI基本時(shí)序

SS為低電平時(shí)，表示對應(yīng)的從機(jī)設(shè)備被使能，在每個(gè)SCK周期可以傳輸1Bit數(shù)據(jù)，采樣時(shí)刻取決于器件支持的SPI mode，根據(jù)不同SPI器件的控制方法，在進(jìn)行正式的數(shù)據(jù)讀寫操作前，一般需要先寫入控制字，然后是寄存器地址和數(shù)據(jù)。

如下是FM25V05鐵電存儲(chǔ)器采用SPI模式0的寫時(shí)序，SS(CS)被拉低，主機(jī)數(shù)據(jù)在每個(gè)上升沿被從機(jī)采樣，Opcode是控制字，控制字采樣結(jié)束后開始采樣數(shù)據(jù)。

?如下是FM25V05鐵電存儲(chǔ)器采用SPI模式0的讀時(shí)序：

?需要注意的是在SS下降沿和SCLK第一個(gè)邊沿，或SS上升沿和SCLK最后一個(gè)邊沿之間要留有一定的延遲時(shí)間，一般是0.5個(gè)SCLK周期。

參考：

?【1】關(guān)于SPI協(xié)議，看這一篇文章就夠了！-面包板社區(qū)

?【2】總線I2C和SPI，工程師喜歡用哪一個(gè)？

?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的SPI协议简单介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。