前言

2023.4.22 阴

一、简要介绍

SPI：Serial Peripheral interface，串行外围设备接口。全双工通信，高速，可以同时发送、同时接收数据，两条独立的数据通道。

• 单向数据通路只需要一根线
• 指此总线多用来连接如“AD转换、EEPROM、PWM”等外围设备，即对应于AMBA的APB部分

1、优点

• 高速数据传输速率
• 全双工串行通信
• 灵活的数据传输，不限于8位，可以是任意大小的字
• 简单的硬件结构，不需要收发器

2、缺点

• 没有从机应答机制，主机可能在不知情的情况下无处发送
• 通常只支持一个主设备
• 需要更多的引脚
• 没有定义硬件级别的错误检查协议

二、信号线和连接方式

1、四根信号线

SCK：Serial Clock, 串行时钟信号，在时钟信号的边沿进行数据的传递，由主机产生
MOSI：Master output Slave input，主机发送数据给从机
MISO：Master input Slave output，主机从从机读取数据
NSS： N Slave connect，主机发送，从机接收，片选信号，使能从设备（单主机、多从机），CE，CS或SSEL。

2、连接方式

2.1 多NSS形式

三个从设备之间没有联系，主设备需要操控哪个从设备，就拉低对应NSS上面的信号，使能从设备进行数据转换

2.2 菊花链形式

三个从设备之间存在联系
比如说从设备1是一块EEPROM，从设备2是一个DSP，从设备3是一个比较器，当来自主设备的地址信号到来时，先从EEPROM中读出数据，数据放到DSP中进行处理，处理后的数据，最终在从设备3中进行比较，最后再给主设备

三、SPI配置

1、时钟极性CPOL

clock polarity：指通讯设备处于空闲状态(SPI开始通讯前、NSS线无效)时，SCK的状态。也就是状态机的IDLE状态是SCK为0或者为1。

• CPOL=0：空闲时SCLK=0
• CPOL=1：空闲时SCLK=1

2、时钟相位CPHA

clock phase：指数据的采样时刻位于SCK的偶数边沿采样还是奇数边沿采样

• CPHA=0：MOSI或MISO数据线上的信号在“奇数边沿”被采样
• CPHA=1：MOSI或MISO数据线上的信号在“偶数边沿”被采样

假如CPOL = 0时，CPHA=0，对应1，3，5处采样，即为上升沿采样，CPHA=1，对应2，4，6处采样，即为下降沿采样。

3、四种模式

模式0和模式2是上升沿采样，模式1和模式1是下降沿采样

为了保持采样数据的稳定性，不违背建立时间和保持时间。
如果是上升沿采样，则在前一个相差半个时钟周期的下降沿，切换数据。
如果是下降沿采样，则在前一个相差半个时钟周期的上升沿，切换数据。

4、数据大小

数据传输的本质是两个寄存器的移位操作

5、其他配置参数

SPI_FirstBit：决定SPI是MSB还是LSB的传输形式
SPI_CRCPolynomial：决定SPI是否采用CRC校验的形式进行数据传输
SPI_Direction：传输方向，两向全双工或单向接收

四、通信过程

拉低片选信号，当接收端检测到时钟的边沿信号时，它将立即读取数据线上的信号，这样就得到了一位数据（1bit）

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