数字接口系列文章：SPI 总线

SPI总线

SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，地位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。

图8-27 SPI总线的系统

图 2 两个移位寄存器形成一个内部芯片环形缓冲器

CPOL = 0 时，时钟在逻辑 0 处空闲：

如果 CPHA = 0，数据会在 SCK 的上升沿上读取，在下降沿上变化。
如果 CPHA = 1，数据会在 SCK 的下降沿上读取，在上升沿上变化。

CPOL = 1时，时钟在逻辑高电平处空闲：

如果 CPHA = 0，数据会在 SCK的下降沿上读取，在上升沿上变化。
如果 CPHA = 1，数据会在 SCK 的上升沿上读取，在下降沿上变化。

图 4 主节点与独立从节点（左）以及菊花链式从节点（右）进行通信

1、SPI总线主要特点

· 全双工；

· 可以当作主机或从机工作；

· 提供频率可编程时钟；

· 发送结束中断标志；

· 写冲突保护；

2、接口定义

该总线通信基于主-从配置。它有以下4个信号：

MOSI：Master Out Slave In主出/从入

MISO：Master In Slave Out 主入/从出

SCK：Serial Clock 串行时钟

SS：Slave Select 从属选择

芯片上“从属选择”(slave-select)的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。

3、SPI时序分析

在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲，摩托罗拉没有定义任何通用SPI的时钟规范。然而，最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数，CPOL定义SPI串行时钟的活动状态，而CPHA定义相对于SO-数据位的时钟相位。CPOL和CPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。如图1所示，根据CPOL和CPHA的不同，有四种不同的工作模式。

图1 SPI时序分析

其中，CPOL是用来决定SCK时钟信号空闲时的电平。CPOL＝0，空闲电平为低电平，CPOL＝1时，空闲电平为高电平。CPHA用来决定采样时刻的，CPHA=0，在每个周期的第一个时钟沿采样。CPHA＝1，在每个周期的第二个时钟沿采样。

CPHA = 0表示在每个周期的第一个时钟沿采样，对应存在delay；

CPHA = 1表示在每个周期的第二个时钟沿采样，对应无delay。

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