SPI 通信协议.doc

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种广泛使用的同步串行通信协议，由摩托罗拉公司在20世纪80年代设计，主要用于短距离通信，尤其在嵌入式系统中应用广泛。SPI协议适用于连接诸如EEPROM、FLASH存储器、ADC、DAC等芯片，以及数字信号处理器(DSP)和数字信号解码器之间。 SPI接口的特点包括： 1. **高速**：SPI支持比I2C更高的时钟频率，使得数据传输更为迅速。 2. **全双工**：数据可以在主机和从机之间同时传输，通过MOSI（主机输出，从机输入）和MISO（主机输入，从机输出）线实现双向通信。 3. **同步**：数据的发送和接收与主机产生的时钟信号同步。 4. **4线连接**：基本的SPI配置包含4条信号线：时钟(SCLK/SPICLK)、片选(CS)、主机输出从机输入(MOSI)和主机输入从机输出(MISO)。 5. **主从模式**：SPI系统中只有一个主设备，可以有多个从设备。主机控制时钟信号和片选信号，从机响应主机的请求。 6. **灵活的时钟极性和相位**：CPOL和CPHA参数允许用户选择时钟的空闲状态（高电平或低电平）以及数据采样和移位的边缘，从而实现四种不同的SPI工作模式。 SPI的通信过程： - **开始通信**：主机通过CS信号选择从机，通常CS为低电平时选中从机。 - **数据传输**：数据在时钟的上升沿或下降沿同步移动。MOSI线上传输主机到从机的数据，MISO线上传输从机到主机的数据。 - **时钟极性(CPOL)**：定义时钟信号在空闲状态时的电平，0表示低电平，1表示高电平。 - **时钟相位(CPHA)**：决定数据是在时钟上升沿还是下降沿被采样和移位。0表示在第一个时钟边沿采样，1表示在第二个时钟边沿采样。 SPI有四种模式，由CPOL和CPHA的组合决定： - **模式0 (CPOL=0, CPHA=0)**：时钟空闲时为低电平，数据在上升沿被采样，在下降沿移出。 - **模式1 (CPOL=0, CPHA=1)**：时钟空闲时为低电平，数据在下降沿被采样，在上升沿移出。 - **模式2 (CPOL=1, CPHA=1)**：时钟空闲时为高电平，数据在下降沿被采样，在上升沿移出。 - **模式3 (CPOL=1, CPHA=0)**：时钟空闲时为高电平，数据在上升沿被采样，在下降沿移出。 每种模式的时序图展示了数据如何在时钟信号的不同边沿被采样和移位，这对于理解SPI的工作原理至关重要。在实际应用中，正确设置CPOL和CPHA参数以匹配从设备的需求，确保通信的正确进行。 SPI通信协议是一种高效、灵活的串行接口，适用于多种嵌入式系统的通信需求。其全双工特性、高速度和简单的硬件连接使其成为嵌入式设计中的常见选择。然而，为了确保可靠的通信，必须仔细阅读设备数据手册，以确保满足时序要求，并正确设置时钟极性和相位。