SPI總線協(xié)議簡(jiǎn)單介紹

 一、技術(shù)性能

SPI接口是Motorola 首先提出的全雙工三線同步串行外圍接口，采用主從模式(MasterSlave)架構(gòu);支持多slave模式應(yīng)用，一般僅支持單Master。時(shí)鐘由Master控制，在時(shí)鐘移位脈沖下，數(shù)據(jù)按位傳輸，高位在前，低位在后(MSBfirst);SPI接口有2根單向數(shù)據(jù)線，為全雙工通信，目前應(yīng)用中的數(shù)據(jù)速率可達(dá)幾Mbps的水平?？偩€結(jié)構(gòu)如下圖所示。

二、接口定義

SPI接口共有4根信號(hào)線，分別是：設(shè)備選擇線、時(shí)鐘線、串行輸出數(shù)據(jù)線、串行輸入數(shù)據(jù)線。

(1)MOSI：主器件數(shù)據(jù)輸出，從器件數(shù)據(jù)輸入

(2)MISO：主器件數(shù)據(jù)輸入，從器件數(shù)據(jù)輸出

(3)SCLK：時(shí)鐘信號(hào)，由主器件產(chǎn)生

(4)/SS：從器件使能信號(hào)，由主器件控制

三、內(nèi)部結(jié)構(gòu)

四、 時(shí)鐘極性和時(shí)鐘相位

在SPI操作中，最重要的兩項(xiàng)設(shè)置就是時(shí)鐘極性(CPOL或UCCKPL)和時(shí)鐘相位(CPHA或UCCKPH)。時(shí)鐘極性設(shè)置時(shí)鐘空閑時(shí)的電平，時(shí)鐘相位設(shè)置讀取數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)鐘沿。

主機(jī)和從機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)是同時(shí)完成的，兩者的接收數(shù)據(jù)也是同時(shí)完成的。所以為了保證主從機(jī)正確通信，應(yīng)使得它們的SPI具有相同的時(shí)鐘極性和時(shí)鐘相位。

SPI接口時(shí)鐘配置心得：在主設(shè)備這邊配置SPI接口時(shí)鐘的時(shí)候一定要弄清楚從設(shè)備的時(shí)鐘要求，因?yàn)橹髟O(shè)備這邊的時(shí)鐘極性和相位都是以從設(shè)備為基準(zhǔn)的。因此在時(shí)鐘極性的配置上一定要搞清楚從設(shè)備是在時(shí)鐘的上升沿還是下降沿接收數(shù)據(jù)，是在時(shí)鐘的下降沿還是上升沿輸出數(shù)據(jù)。

五、傳輸時(shí)序

SPI接口在內(nèi)部硬件實(shí)際上是兩個(gè)簡(jiǎn)單的移位寄存器,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為8位，在主器件產(chǎn)生的從器件使能信號(hào)和移位脈沖下，按位傳輸，高位在前，低位在后。如下圖所示，在SCLK的下降沿上數(shù)據(jù)改變，上升沿一位數(shù)據(jù)被存入移位寄存器。

六、數(shù)據(jù)傳輸

在一個(gè)SPI時(shí)鐘周期內(nèi)，會(huì)完成如下操作：

1)主機(jī)通過MOSI線發(fā)送1位數(shù)據(jù)，從機(jī)通過該線讀取這1位數(shù)據(jù);

2)從機(jī)通過MISO線發(fā)送1位數(shù)據(jù)，主機(jī)通過該線讀取這1位數(shù)據(jù)。

這是通過移位寄存器來實(shí)現(xiàn)的。如下圖所示，主機(jī)和從機(jī)各有一個(gè)移位寄存器，且二者連接成環(huán)。隨著時(shí)鐘脈沖，數(shù)據(jù)按照從高位到低位的方式依次移出主機(jī)寄存器和從機(jī)寄存器，并且依次移入從機(jī)寄存器和主機(jī)寄存器。當(dāng)寄存器中的內(nèi)容全部移出時(shí)，相當(dāng)于完成了兩個(gè)寄存器內(nèi)容的交換。