SPI通信協(xié)議原理講解

SPI通信協(xié)議由摩托羅拉公司于20世紀80年代中期開發(fā)而成，包括SD卡、液晶顯示器、一般閃存等等都在使用SPI進行通信。

SPI作為串行通信接口脫穎而出的原因很多，全雙工比I2C傳輸速率更高，推挽輸出接口能夠減少走線分叉，能夠保證在高速傳輸下信號的完整性，傳輸協(xié)議更加靈活，信息幀大小可以任意調節(jié)，不需要上拉電阻，功耗可以更低，外圍電路和軟件配置都更簡單。

同時SPI的缺點也很明顯，SPI通常僅支持一個主設備，傳輸距離短，一般只適合板內信號傳輸，沒有硬件級別的錯誤檢查協(xié)議，無法內部尋址，多重設備時需要額外的片選信號線。

SPI總線包括四條邏輯線

SPI有兩種接線方式，第一種是常規(guī)的獨立從機配置，每個從機都需要一條單獨的CS線，當主機要和特定的從機進行通訊時，將相應的CS信號線拉低，并保持其他CS信號線為高。

同時因為從機的MISO引腳在同一條信號線上，因此要求未被選擇的從機的MISO引腳要配置為高阻態(tài)輸出。

SP的第二種接線方式為菊花鏈配置，我們一般將信號線以串行的方式從一個設備依次傳到下一個設備，直到數(shù)據(jù)到達目標設備的數(shù)據(jù)傳輸方式稱為菊花鏈。

菊花鏈最大的缺點是如果從機出現(xiàn)單點故障時，低于該設備優(yōu)先級的從機就掉線了，距離主機越遠的從機獲得服務的優(yōu)先級就越低。如果需要設置從線檢測器并安排好從今優(yōu)先級。

如果某個從機超時并及時處理，防止單點故障造成整個鏈路崩潰。

菊花鏈模式充分使用了SPI移位寄存器的功能，每個從機在下一個時鐘周期將輸入數(shù)據(jù)復制到輸出。

SPI可以根據(jù)時鐘極性CKP和時鐘向性CKE配置前四種模式。

CKP用來配置時鐘的默認狀態(tài)，CP=0時空閑電平為低，電平0，CKP=1時空閑電平為高，電平1。

CKE用來配置在哪個時鐘邊沿進行數(shù)據(jù)采樣，CKE=0時，在時鐘信號SCK的第一個跳變沿采樣，CT=1時，在時鐘信號SCK的第二個跳變沿采樣。

SPI是一種同步通信的總線協(xié)議，數(shù)據(jù)線根據(jù)不同的配置在時鐘的上升沿或下降沿進行采樣。

SPI通信的持續(xù)過程如下，主機先將對應從機的CS信號拉低，通知從機開始建立連接，數(shù)據(jù)接收端檢測到時鐘的邊緣信號之后，就立即開始讀取數(shù)據(jù)線上的信號。

因為SPI是全雙工的，主機在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時也在接收數(shù)據(jù)，主機可以通過查詢的方式來判斷從機是否有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，如果有，主機會繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)來獲取從機想要發(fā)送的數(shù)據(jù)，之后從機只需要丟掉這些無效數(shù)據(jù)即可。

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審核編輯 ：李倩