【轉(zhuǎn)】SPI協(xié)議的詳細(xì)介紹（轉(zhuǎn)）相當(dāng)不錯(cuò)！??！

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同步串行外設(shè)接口(SPI)是由摩托羅拉公司開(kāi)發(fā)的全雙工同步串行總線，該總線大量用在與EEPROM,、ADC,、FRAM和顯示驅(qū)動(dòng)器之類的慢速外設(shè)器件通信。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一種串行串行同步通訊協(xié)議,，由一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備組成,，主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)與從設(shè)備的同步通訊，從而完成數(shù)據(jù)的交換,。SPI 接口由SDI（串行數(shù)據(jù)輸入）,，SDO（串行數(shù)據(jù)輸出），SCK（串行移位時(shí)鐘）,，CS（從使能信號(hào)）四種信號(hào)構(gòu)成,，CS 決定了唯一的與主設(shè)備通信的從設(shè)備，如沒(méi)有CS 信號(hào),，則只能存在一個(gè)從設(shè)備,，主設(shè)備通過(guò)產(chǎn)生移位時(shí)鐘來(lái)發(fā)起通訊。通訊時(shí),，數(shù)據(jù)由SDO 輸出，SDI 輸入,，數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升或下降沿由SDO 輸出,，在緊接著的下降或上升沿由SDI 讀入，這樣經(jīng)過(guò)8/16 次時(shí)鐘的改變,，完成8/16 位數(shù)據(jù)的傳輸,。

總線協(xié)議

該總線通信基于主-從(所有的串行的總線均是這樣，USB,，IIC,，SPI等)配置,，而且下面提到的方向性的操作合指代全部從主設(shè)備的角度說(shuō)得。它有以下4個(gè)信號(hào)：

MOSI:主出/從入

MISO:主入/從出

SCK:串行時(shí)鐘

SS:從屬選擇,；芯片上“從屬選擇”(slave-select)的引腳數(shù)決定了可連到總線上的器件數(shù)量,。

在SPI傳輸中，數(shù)據(jù)是同步進(jìn)行發(fā)送和接收的,。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘基于來(lái)自主處理器的時(shí)鐘脈沖(好像也可以是IO上的電平的模擬時(shí)鐘),，摩托羅拉沒(méi)有定義任何通用SPI的時(shí)鐘規(guī)范。然而,，最常用的時(shí)鐘設(shè)置基于時(shí)鐘極性(CPOL)和時(shí)鐘相位(CPHA)兩個(gè)參數(shù),，CPOL定義SPI串行時(shí)鐘的活動(dòng)狀態(tài)，而CPHA定義相對(duì)于SO-數(shù)據(jù)位的時(shí)鐘相位,。CPOL和CPHA的設(shè)置決定了數(shù)據(jù)取樣的時(shí)鐘沿,。

數(shù)據(jù)方向和通信速度

SPI傳輸串行數(shù)據(jù)時(shí)首先傳輸最高位。波特率可以高達(dá)5Mbps,，具體速度大小取決于SPI硬件,。例如，Xicor公司的SPI串行器件傳輸速度能達(dá)到5MHz,。

SPI總線接口及時(shí)序

SPI總線包括1根串行同步時(shí)鐘信號(hào)線以及2根數(shù)據(jù)線,。

SPI模塊為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)工作要求,，其輸出串行同步時(shí)鐘極性和相位可以進(jìn) 行配置,，時(shí)鐘極性（CPOL）對(duì)傳輸協(xié)議沒(méi)有重大的影響。如果CPOL=0,，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平,；如果CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài) 為高電平,。時(shí)鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,。如果CPHA=0，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù) 據(jù)被采樣,；如果CPHA=1,，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)音時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致,。SPI接 口時(shí)序如圖3,、圖4所示。

SPI是一個(gè)環(huán)形總線結(jié)構(gòu),，由ss（cs）,、sck、sdi,、sdo構(gòu)成,，其時(shí)序其實(shí)很簡(jiǎn)單,，主要是在sck的控制下，兩個(gè)雙向移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,。

假設(shè)下面的8位寄存器裝的是待發(fā)送的數(shù)據(jù)10101010,，上升沿發(fā)送、下降沿接收,、高位先發(fā)送,。

那么第一個(gè)上升沿來(lái)的時(shí)候數(shù)據(jù)將會(huì)是sdo=1；寄存器=0101010x,。下降沿到來(lái)的時(shí)候,，sdi上的電平將所存到寄存器中去，那么這時(shí)寄存器=0101010,sdi,，這樣在8個(gè)時(shí)鐘脈沖以后,，兩個(gè)寄存器的內(nèi)容互相交換一次。這樣就完成里一個(gè)spi時(shí)序,。

例子

假設(shè)主機(jī)和從機(jī)初始化就緒：并且主機(jī)的sbuff=0xaa（10101010）,，從機(jī)的sbuff=0x55(01010101)，下面將分步對(duì)spi的8個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)據(jù)情況演示一遍:

假設(shè)上升沿發(fā)送數(shù)據(jù).

脈沖(SCLK)主機(jī)sbuff(主端發(fā)送)從機(jī)sbuff(主端接受)sdi串行輸入到主端sdo串行輸出從主端01010101001010101001上0101010x1010101x011下0101010010101011012上1010100x0101011x102下1010100101010110103上0101001x1010110x013下0101001010101101014上1010010x0101101x104下1010010101011010105上0100101x1011010x015下0100101010110101016上1001010x0110101x106下1001010101101010107上0010101x1101010x017下0010101011010101018上0101010x1010101x108下010101011010101010

這樣就完成了兩個(gè)寄存器8位的交換,，上面的上表示上升沿,、下表示下降沿，sdi,、sdo相對(duì) 于主機(jī)而言的,。其中ss引腳作為主機(jī)的時(shí)候，從機(jī)可以把它拉底被動(dòng)選為從機(jī),，作為從機(jī)的是時(shí)候,，可以作為片選腳用。根據(jù)以上分析,，一個(gè)完整的傳送周期是 16位,，即兩個(gè)字節(jié)，因?yàn)?，首先主機(jī)要發(fā)送命令過(guò)去,，然后從機(jī)根據(jù)主機(jī)的命令準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，主機(jī)在下一個(gè)8位時(shí)鐘周期才把數(shù)據(jù)讀回來(lái),，主機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘SCLK,，而數(shù)據(jù)又必須依靠邊沿啟動(dòng)才能傳送。

SPI 總線是Motorola公司推出的三線同步接口,，同步串行3線方式進(jìn)行通信:一條時(shí)鐘線SCK，一條數(shù)據(jù)輸入線MOSI,，一條數(shù)據(jù)輸出線MISO;用于 CPU與各種外圍器件進(jìn)行全雙工,、同步串行通訊,。SPI主要特點(diǎn)有:可以同時(shí)發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù);可以當(dāng)作主機(jī)或從機(jī)工作;提供頻率可編程時(shí)鐘;發(fā)送結(jié)束 中斷標(biāo)志;寫(xiě)沖突保護(hù);總線競(jìng)爭(zhēng)保護(hù)等。圖3示出SPI總線工作的四種方式,，其中使用的最為廣泛的是SPI0和SPI3方式(實(shí)線表示):

                                                圖2   SPI總線四種工作方式

SPI模塊為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,，根據(jù)外設(shè)工作要求，其輸出串行同步時(shí)鐘極性和相位可以進(jìn) 行配置,，時(shí)鐘極性（CPOL）對(duì)傳輸協(xié)議沒(méi)有重大的影響,。如果CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平,；如果CPOL=1,，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài) 為高電平。時(shí)鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,。如果CPHA=0,，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù) 據(jù)被采樣,；如果CPHA=1,，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)音時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致,。SPI接 口時(shí)序如圖3,、圖4所示。