SPI (Serial Peripheral interface) 串口外围设备接口

SPI 是一种高速，全双工，同步的通信总线。

优缺点

• 优点

  • 支持全双工通信
  • 通信简单
  • 数据传输速率快

• 缺点

  • 没有制定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，所以肯靠性有一定的缺陷

特点

• 采用主从模式(Master-Slave)的控制方式

SPI规定两个SPI设备之间通信必须由主设备来控制次设备。一个Master设备可以通过提供Clock以及对Slave设备进行片选来控制多个slave设备。

• 采用同步方式(Synchronous)传输数据

始终信号通过时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)控制着两个SPI设备间交换数据和采样的时间，保证两个设备之间是同步传输的。

• 数据交换(Data Exchanges)

SPI没有数据读和写的说法，在每个Clock周期内，SPI设备都会发送并接受一个bit大小的数据。相当与该设备有一个bit大小的数据被交换了。 因此，发送一个数据必然会收到一个数据;接收数据必须先发送一个数据。

工作机制

• SSPBUF: SPI设备里面的内部缓冲区

• SSPSR: SPI设备里面的移位寄存器

• Controller: SPI设备中的控制寄存器，用于配置SPI的传输模式

管脚

• SCK: 主要用于Master往Slave传输时钟信号，控制数据交换的时机以及速率

• SS/CS: 用于Master片选Slave设备，使被选中的Slave能够被Master主设备所访问

• SDO/MOSI: 用于SPI设备发送数据

• SDI/MISO: 用于SPI设备接受数据

SPI相关说法

• CKPOL = CPOL = POL = Polarity = (时钟)极性

• CKPHA = CPHA = PHA = Phase = (时钟)相位

• SCK = SCLK = 时钟

• Edge = 边沿，时钟变化的时刻。

  • Leading edge: 若开始电压是1, 就是1变成0的时候; 若开始电压是0,就是0变成1的时候。
  • Trailing edge: 若开始电压是1, 就是0变成1的时候; 若开始电压是0,就是1变成0的时候。

(时钟)极性： 直接影响SPI总线空闲时是高电平还是低电平

• CPOL = 1; 空闲时为高电平

• CPOL = 0; 空闲时为低电平

SPI总线的相位

• CPHA = 0; 从第一个跳变沿开始采样

• CPHA = 1; 从第二个跳变沿开始采样

SPI传输的四种模式

mode	CPOL	CPHA
mode 0	0	0
mode 1	0	1
mode 2	1	0
mode 3	1	1

• CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

• CPOL=0，CPHA=1：此时空闲态时SCLK处于低电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

• CPOL=1，CPHA=0：此时空闲态时SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

• CPOL=1，CPHA=1：此时空闲态时SCLK处于高电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。