SPI总线协议

只看该作者 · 2015-11-30 16:34

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

只看该作者 · 2015-11-30 16:36

SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo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。
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。

只看该作者 · 2015-11-30 16:37

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)。

---------------------------------------------------
脉冲          主机sbuff 从机sbuff    sdi sdo(到从设备)
---------------------------------------------------
0 00-0    10101010    01010101    0    0
---------------------------------------------------
1 0--1    0101010x    10101011    0    1
1 1--0    01010100    10101011    0    1
---------------------------------------------------
2 0--1    1010100x    01010110    1    0
2 1--0    10101001    01010110    1    0
---------------------------------------------------
3 0--1    0101001x    10101101    0    1
3 1--0    01010010    10101101    0    1
---------------------------------------------------
4 0--1    1010010x    01011010    1    0
4 1--0    10100101    01011010    1    0
---------------------------------------------------
5 0--1    0100101x    10110101    0    1
5 1--0    01001010    10110101    0    1
---------------------------------------------------
6 0--1    1001010x    01101010    1    0
6 1--0    10010101    01101010    1    0
---------------------------------------------------
7 0--1    0010101x    11010101    0    1
7 1--0    00101010    11010101    0    1
---------------------------------------------------
8 0--1    0101010x    10101010    1    0
8 1--0    01010101    10101010    1    0全双工通讯，一次传2个字节

只看该作者 · 2015-11-30 16:38

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。
SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信:一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO;用于 CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;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;总线竞争保护等。

只看该作者 · 2015-11-30 16:40

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。

SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果 CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。 SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。
SPI时序图详解-SPI接口在模式0下输出第一位数据的时刻
SPI接口在模式0下输出第一位数据的时刻

只看该作者 · 2015-11-30 17:00

SPI接口有四种不同的数据传输时序，取决于CPOL和CPHL这两位的组合。图1中表现了这四种时序，
时序与CPOL、CPHL的关系也可以从图中看出。

只看该作者 · 2015-12-1 08:29

好详细