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1、SPI簡(jiǎn)介
SPI，即Serial Peripheral Interface的英文縮寫。從字面意思看就是串行外部設(shè)備接口，是一種全雙工、高速、同步的通信總線。
SPI最早是摩托羅拉公司開發(fā)的全雙工同步串行總線，用于微控制器（MCU）連接外部設(shè)備之間的同步串行通信。主要應(yīng)用于Flash、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、控制器、EEPROM存儲(chǔ)器等外設(shè)中。
SPI總線屬于一主多從接口，和I2C不同的是，SPI 采用CS片選來控制主機(jī)與那個(gè)從機(jī)通信。
現(xiàn)在的單片機(jī)幾乎都支持SPI總線，其已經(jīng)成為一種高速、同步、雙工的通用標(biāo)準(zhǔn)，在IoT產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。
2、SPI 有幾根線？
SPI通常有4根線（四線制），可實(shí)現(xiàn)全雙工通信。
【SCK】: 串行時(shí)鐘（Serial Clock）
【MOSI】:主發(fā)從收信號(hào)（Master Output, Slave Input）
【MISO】:主收從發(fā)信號(hào)（Master Input, Slave Output）
【CS/CS】:片選信號(hào)（Slave Select）
SPI應(yīng)用也有3根線（三線制），實(shí)現(xiàn)半雙工通信。
3、SPI 通信原理
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，通過CPHA（時(shí)鐘相位）、CPOL（時(shí)鐘極性）來控制設(shè)備的通信模式。
時(shí)鐘極性CPOL是用來配置SCK的電平在哪種狀態(tài)時(shí)是有效狀態(tài)或者空閑狀態(tài)。時(shí)鐘相位CPHA是用來配置數(shù)據(jù)采樣是在哪個(gè)邊沿：
CPHA=0，數(shù)據(jù)采樣是在第1個(gè)邊沿，數(shù)據(jù)發(fā)送在第2個(gè)邊沿
CPHA=1，數(shù)據(jù)采樣是在第2個(gè)邊沿，數(shù)據(jù)發(fā)送在第1個(gè)邊沿
CPOL=0，當(dāng)SCLK=0時(shí)處于空閑態(tài)，有效狀態(tài)就是SCLK處于高電平時(shí)
CPOL=1，當(dāng)SCLK=1時(shí)處于空閑態(tài)，有效狀態(tài)就是SCLK處于低電平時(shí)
CPHA=0、CPOL=0：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCK處于低電平，數(shù)據(jù)采樣是在第1個(gè)邊沿，就是SCK由低電平到高電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采樣是在上升沿(準(zhǔn)備數(shù)據(jù)），（發(fā)送數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)發(fā)送是在下降沿。
CPHA=0、CPOL=1：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCK處于高電平，數(shù)據(jù)采集是在第1個(gè)邊沿，即SCK由高電平到低電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采集是在下降沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在上升沿。
CPHA=1、CPOL=0：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCK處于低電平，數(shù)據(jù)發(fā)送是在第1個(gè)邊沿，即SCK由低電平到高電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采樣是在下降沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在上升沿。
CPHA=1、CPOL=1：此時(shí)空閑態(tài)時(shí)，SCK處于高電平，數(shù)據(jù)發(fā)送是在第1個(gè)邊沿，即SCK由高電平到低電平的跳變，所以數(shù)據(jù)采集是在上升沿，數(shù)據(jù)發(fā)送是在下降沿。
另外，分享個(gè)時(shí)序圖識(shí)圖方法。交叉線：數(shù)據(jù)允許發(fā)生改變，但不一定要變。平行線：數(shù)據(jù)不允許發(fā)生改變，必須穩(wěn)定發(fā)送。
再細(xì)說傳輸時(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。SPI接口沒有指定的流控制，沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù)。
4、SPI 的特征
4.1 優(yōu)勢(shì)
- 高速
- 同步
- 全雙工
- 總線結(jié)構(gòu)
- 主從及通信模式
4.2 缺點(diǎn)
- 無指定流控制
- 沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)
