spi 协议简要介绍.docx
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2024-03-02
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一、SPI 简介
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口）是一种高速、全双工、同步通信总线。
SPI 通讯协议的优点是支持全双工通信，通讯方式较为简单，且相对数据传输速率较快；缺
点是没有指定的流控制，没有应答机制，在数据可靠性上有一定缺陷。
来自主机或者从机的数据在 clk 上升沿或下降沿同步，主机和从机可以通过 MOSI、MISO 线
路同时传输数据。SPI 接口可以是 3 线式（SCLK、CS、DIO）或者 4 线式（SCLK、CS、MOSI、
MISO）
SPI 采用主从控制模式，通常由一个主模块和一个或多个从模块组成（不支持多主机），来自
主机或者从机的数据在 clk 上升沿或下降沿同步，一般使用四条线进行通信 SCLK、CS、
MOSI、MISO） 。
MISO ( Master Input Slave Output ) : 主设备数据输入，从设备数据输出；
MOSI ( Master Output Slave Input ) : 主设备数据输出，从设备数据输入；
SCLK ( Serial Clock ) : 时钟信号，由主设备产生；
CS/SS ( Chip Select/Slave Select ) : 从设备片选信号，由主设备控制，通常低电平有效。
二、SPI 四种通信方式
SPI 总线在传输数据的同时也传输了时钟信号，时钟信号通过时钟极性(CPOL)和时钟相位
(CPHA)控制两个 SPI 设备何时交换数据以及何时对接收数据进行采样，保证数据在两个设备
之间同步传输。
时钟极性(Clock Polarity, CPOL/CKP)，它是指时钟信号在空闲状态下是高电平还是低电平，当
时钟空闲时为低电平即 CPOL=0，反之则 CPOL=1。
时钟相位(Clock Phase, CPHA/CKE)，它是指时钟信号开始有效的第一个边沿和数据的关系。
当时钟信号有效的第一个边沿处于数据稳定期的正中间时定义 CPHA=0，反之时钟信号有效
的第一个边沿不处于数据稳定期的正中间定义 CPHA=1。所以在时钟信号 SCK 的第一个跳变
沿采样即 CPHA=0，再时钟信号 SCK 的第二个跳变沿采样为 CPHA=1。
那么根据 SPI 的时钟极性和时钟相位特性可以设置 4 种不同的 SPI 通信操作模式：
SPI 模式 CPOL CPHA 空闲时 SCK 时钟 采样时刻
0 0 0 低电平 第 1 个边沿（奇）
1 0 1 低电平 第 2 个边沿（偶）
2 1 0 高电平 第 1 个边沿（奇）
3 1 1 高电平 第 2 个边沿（偶）
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