淺談SPI總線通信接口及其協(xié)議

上篇內(nèi)容我們介紹了IIC總線通信接口及其協(xié)議，這一篇文章我們介紹另一種項(xiàng)目開發(fā)中非常常見的通信接口——SPI總線。

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口）總線是摩托羅拉公司設(shè)計(jì)的一種同步串行通信接口。 和IIC總線一樣，它也分主機(jī)和從機(jī)，一個(gè)主機(jī)也可以接多個(gè)從機(jī)，但從機(jī)沒有地址之分，它們是通過(guò)主機(jī)的硬件選擇來(lái)確定哪個(gè)設(shè)備與主機(jī)通信，每個(gè)設(shè)備有兩個(gè)數(shù)據(jù)端口，即輸入、輸出端口，通常情況下它包含4根通信引腳，在某些特殊情形下也可以是3線甚至2線，即可以忽略片選信號(hào)或某根數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)然具體情況根據(jù)電路應(yīng)用而定！

SS/CS——片選信號(hào)端口

SCLK——時(shí)鐘信號(hào)端口

MOSI——主出從入信號(hào)端口

MISO——主入從出信號(hào)端口

硬件接線圖：

硬件連接圖

部分資料或芯片手冊(cè)中會(huì)使用SDO，SDI來(lái)定義兩數(shù)據(jù)端口MOSI和MISO，兩種說(shuō)法本質(zhì)都是一樣的

SDO，SDI連線示意

相比于IIC總線，SPI總線協(xié)議更為簡(jiǎn)單，不需要驗(yàn)證地址，也沒有校驗(yàn)信號(hào)，又因?yàn)閾碛歇?dú)立的輸入輸出端口，所以在信號(hào)傳遞方面它擁有更高的速率。

多機(jī)通信電路

通信協(xié)議

SPI總線中由于涉及到時(shí)鐘信號(hào)極性（Cpol: Clock Polarity）和相位(Cpha: Clock Phase）的影響使得協(xié)議分為4種模式。

CPOL:即時(shí)鐘的極性，通信的整個(gè)過(guò)程包含空閑狀態(tài)和工作狀態(tài)，如果SCLK在空閑狀態(tài)是高電平，那么CPOL=1，如果是低電平，那么就是CPOL=0。

CPHA:即時(shí)鐘的相位，在這里就是SCLK的跳變邊沿，如果在SCLK信號(hào)的第一個(gè)跳變沿就開始數(shù)據(jù)傳輸則CPHA=0，否則若是在第二個(gè)邊沿才開始數(shù)據(jù)傳輸則CPHA=1。

讀起來(lái)還是有點(diǎn)拗口，看時(shí)序圖會(huì)更直觀一點(diǎn)：

時(shí)序圖

當(dāng)然這些不用記憶，你使用的時(shí)候根據(jù)具體的芯片手冊(cè)的時(shí)序說(shuō)明進(jìn)行配置就好了，不要把簡(jiǎn)單的事情復(fù)雜化。心里有個(gè)概念就好，假如你是應(yīng)屆畢業(yè)生參加面試那保證自己能區(qū)分開來(lái)這幾種模式就可以，很多畢業(yè)生連IIC和SPI是什么東西都不知道呢，因?yàn)榻滩睦锩娌灰欢〞?huì)介紹這些通信協(xié)議，51單片機(jī)教材里印象中好像除了串口通信外沒有介紹其他的通信方式，即使有類似應(yīng)用也沒使用這些專業(yè)名稱來(lái)說(shuō)明，其他的很多都得是自己買塊板子回來(lái)折騰才碰得到的。如果你是在校學(xué)生看看教材或者不妨問問你身邊的同學(xué)試試。

一般情況下作為主機(jī)的單片機(jī)如果硬件接口具備SPI總線端口編程時(shí)直接根據(jù)對(duì)應(yīng)寄存器配置為從機(jī)可以接受的模式使能該總線功能即可，若是普通不帶SPI總線的單片機(jī)，那我們也簡(jiǎn)單，和上一篇中的模擬IIC通信一樣，根據(jù)需要在程序中模擬出時(shí)序就好了。這里再次說(shuō)明了讀芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)的重要性，有的人或許芯片手冊(cè)都不看，從網(wǎng)上找一個(gè)別人跑得通的代碼就copy過(guò)去，或許可能剛好能用，也可能搞半天自己的芯片啥數(shù)據(jù)都讀不出來(lái)，這是初學(xué)者大忌，所以學(xué)技術(shù)切莫急功近利，每一次的僥幸可能造成日后的大雷。

通信程序

SPI通信協(xié)議的程序使用起來(lái)比較靈活，它的應(yīng)用的場(chǎng)合也比較多，具體的示例程序在后面的實(shí)際例子中再做介紹了。結(jié)合上一篇IIC的示例程序，今天的SPI協(xié)議程序應(yīng)該腦海里應(yīng)該也有思路了吧。