搞懂時(shí)序帶你玩轉(zhuǎn)SPI？

1、什么是SPI？SPI是串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface)的縮寫，是 Motorola 公司推出的一種同步串行接口技術(shù)，是一種高速、全雙工、同步的通信總線。2、SPI優(yōu)點(diǎn)支持全雙工通信

通信簡(jiǎn)單

數(shù)據(jù)傳輸速率塊

3、缺點(diǎn)沒有指定的流控制，沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù)，所以跟IIC總線協(xié)議比較在數(shù)據(jù)可靠性上有一定的缺陷。

4、特點(diǎn)

(1)：高速、同步、全雙工、非差分、總線式

（2）：主從機(jī)通信模式5、SPI電路連接

（1）：SPI的通信原理很簡(jiǎn)單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，有三線制和四線制之分。信號(hào)線包括SDI（串行數(shù)據(jù)輸入 Serial Digital IN）、SDO（串行數(shù)據(jù)輸出 Serial Digital OUT）、SCLK（時(shí)鐘）、CS（片選）。

（2）：SDO/MOSI – 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入

（3）：SDI/MISO – 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出

（4）：SCLK – 時(shí)鐘信號(hào)，由主設(shè)備產(chǎn)生;（5）：CS/SS – 從設(shè)備使能信號(hào)，由主設(shè)備控制。當(dāng)有多個(gè)從設(shè)備的時(shí)候，因?yàn)槊總€(gè)從設(shè)備上都有一個(gè)片選引腳接入到主設(shè)備機(jī)中，當(dāng)主設(shè)備和某個(gè)從設(shè)備通信時(shí)將需要將從設(shè)備對(duì)應(yīng)的片選引腳電平拉低（一般低有效）。

6、SPI通信模式分析SPI通信有4種不同的模式，不同的從設(shè)備在出廠時(shí)配置模式已經(jīng)固定， 這是不能改變的，但通信雙方設(shè)備必須工作在同一模式下，所以可以對(duì)主設(shè)備的SPI模式進(jìn)行配置，通過(guò)CPOL（時(shí)鐘極性）和CPHA（時(shí)鐘相位）來(lái)控制主設(shè)備的通信模式。 具體模式具體如下：

：CPOL=0，CPHA=0

Mode1：CPOL=0，CPHA=1

Mode2：CPOL=1，CPHA=0

Mode3：CPOL=1，CPHA=1

時(shí)鐘極性CPOL是用來(lái)配置SCLK電平的有效態(tài)的;

時(shí)鐘相位CPHA是用來(lái)配置數(shù)據(jù)采樣是發(fā)生在第幾個(gè)邊沿的。 CPOL=0表示當(dāng)SCLK=0時(shí)處于空閑態(tài)，所以SCLK處于高電平時(shí)有效；

CPOL=1表示當(dāng)SCLK=1時(shí)處于空閑態(tài)，所以SCLK處于低電平時(shí)有效；

CPHA=0表示數(shù)據(jù)采樣是在第1個(gè)邊沿，數(shù)據(jù)發(fā)送在第2個(gè)邊沿；

CPHA=1表示數(shù)據(jù)采樣是在第2個(gè)邊沿，數(shù)據(jù)發(fā)送在第1個(gè)邊沿； SPI主模塊和與之通信的外設(shè)通信時(shí)，兩者的時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該保持一致。7、SPI 時(shí)序詳解CPOL=0，CPHA=0：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCLK處于低電平，數(shù)據(jù)采樣是在第1個(gè)邊沿，也就是SCLK由低電平到高電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采樣是在上升沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在下降沿。 CPOL=0，CPHA=1：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCLK處于低電平，數(shù)據(jù)發(fā)送是在第1個(gè)邊沿，也就是SCLK由低電平到高電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采樣是在下降沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在上升沿。 CPOL=1，CPHA=0：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCLK處于高電平，數(shù)據(jù)采集是在第1個(gè)邊沿，也就是SCLK由高電平到低電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采集是在下降沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在上升沿。 CPOL=1，CPHA=1：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCLK處于高電平，數(shù)據(jù)發(fā)送是在第1個(gè)邊沿，也就是SCLK由高電平到低電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采集是在上升沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在下降沿。

注意：SPI主設(shè)備能夠控制時(shí)鐘信號(hào)，因?yàn)镾PI通信并不像UART或者IIC通信那樣有專門的通信周期、通信起始信號(hào)、通信結(jié)束信號(hào)；所以SPI協(xié)議只能通過(guò)控制時(shí)鐘信號(hào)線，在沒有數(shù)據(jù)交流的時(shí)候，時(shí)鐘線要么是保持高電平，要么是保持低電平。 例如：工作在模式0這種時(shí)序（CPOL＝0，CPHA＝0），如下：

我們來(lái)關(guān)注SCK的第一個(gè)時(shí)鐘周期，在時(shí)鐘的前沿采樣數(shù)據(jù)（上升沿，第一個(gè)時(shí)鐘沿），在時(shí)鐘的后沿輸出數(shù)據(jù)（下降沿，第二個(gè)時(shí)鐘沿）。首先來(lái)看主器件，主器件的輸出口（MOSI）輸出的數(shù)據(jù)bit1，在時(shí)鐘的前沿被從器件采樣，那主器件是在何時(shí)刻輸出bit1的呢？bit1的輸出時(shí)刻實(shí)際上在SCK信號(hào)有效以前，比SCK的上升沿還要早半個(gè)時(shí)鐘周期。

bit1的輸出時(shí)刻與SSEL信號(hào)沒有關(guān)系。再來(lái)看從器件，主器件的輸入口MISO同樣是在時(shí)鐘的前沿采樣從器件輸出的bit1的，那從器件又是在何時(shí)刻輸出bit1的呢。從器件是在SSEL信號(hào)有效后，立即輸出bit1，盡管此時(shí)SCK信號(hào)還沒有起效。 從這張圖就可以很清楚的看出主從器件的bit1是怎樣輸出的。

編輯：jq