SPI通信协议简要介绍

1、什么是SPI

SPI，是英语 Serial Peripheral Interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。

优点：

SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为 PCB 的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。

2、SPI时序详解

SPI 是一个环形总线结构，由SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选) 构成，其时序其实很简单，主要是在 sck 的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。

四根线都是什么？

SDO/MOSI – 主设备数据输出，从设备数据输入;
SDI/MISO – 主设备数据输入，从设备数据输出;
SCLK – 时钟信号，由主设备产生;
CS/SS – 从设备使能信号，由主设备控制。

数据是怎么传输的？

上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
上升沿到来的时候， sdo 上的电平将被发送到从设备的寄存器中。
下降沿到来的时候， sdi 上的电平将被接收到主设备的寄存器中。
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的 sbuff=0xaa (10101010)，从机的 sbuff=0x55 (01010101)，下面将分步对 spi 的 8 个时钟周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。

这样就完成了两个寄存器 8 位的交换，上面的 0--1 表示上升沿、 1--0 表示下降沿， sdi、 sdo 相对于主机而言的。根据以上分析，一个完整的传送周期是 16 位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据主机的名准备数据，主机在下一个 8 位时钟周期才把数据读回来。
工作方式

SPI 总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最为广泛的是 SPI0 和 SPI3 方式。
通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来
控制我们主设备的通信模式，具体如下：
Mode0：CPOL=0，CPHA=0
Mode1：CPOL=0，CPHA=1
Mode2：CPOL=1，CPHA=0
Mode3：CPOL=1，CPHA=1

什么意思？

CPOL=0，表示当SCLK=0时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于高电平时
CPOL=1，表示当SCLK=1时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于低电平时
CPHA=0，表示数据采样是在第1个边沿，数据发送在第2个边沿
CPHA=1，表示数据采样是在第2个边沿，数据发送在第1个边沿

举例

CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

CPOL=0，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据发送是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。