SPI通信总线

SPI通信总线

注意

常用的内部通信接口：UART、IIC、SPI，大多数是用于芯片之间的通信，特点是速度快，距离比较短

常用的外部通信接口：RS-232，RS-485，CAN，大多用于远距离传输，要求抗干扰能力强

SPI介绍

SPI 是由摩托罗拉(Motorola)公司开发的全双工同步串行总线，是微处理控制单元(MCU)和外围设备之间进行通信的同步串行端口。主要应用在EEPROM、Flash、实时时钟(RTC)、数模转换器(ADC)、网络控制器、MCU、数字信号处理器(DSP)以及数字信号解码器之间。

SPI 系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，一般使用4 条线：串行时钟线SCLK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI 和低电平有效的从机选择线CS

起始信号：CS由高变低，为SPI通讯的起始信号

停止信号：CS由低变高，为SPI通讯的停止信号

说明: SPI总线为主从模式，起始信号由主机发出，通过CS选择与之通信的从机，停止信号也由主机发出，结束本次通信。

SPI通信是主从模式，在有多个从机的情况下，从机通过拉低CS线来与主机通信，主机只能与一个从机通信，不能多从机，不然数据会混乱

注意：MOSI和MISO不能交叉连接

通信过程

4线SPI进行通讯时首先拉低CS片选信号选中目标从机，因为SPI可以进行多机通讯，然后SCK要产生连续的脉冲信号，在每个SCK信号的边沿，MISO线上的数据（高电平为1，低电平为0，电平由Slave控制）传输到主机Master，而MOSI线上的数据（高电平为1，低电平为0，电平由Master控制）传输到从机Slave

数据传输时高位在前，低位在后

通信模式

SPI共有4种通讯模式，由CPOL与CPHA控制。

CPOL-> 0：SCLK空闲时低电平 1：SCLK空闲时高电平

CPHA->0：奇数边沿采集数据 1：偶数边沿采集数据

经过CPOL和CPHA的组合，有4种模式

模式0：CPOL = 0，CPHA = 0 （SCLK空闲时低电平，奇数边沿采集数据，即上升沿采集，下降沿发送）

模式1：CPOL = 0，CPHA = 1 （SCLK空闲时低电平，偶数边沿采集数据，即下降沿采集，上升沿发送）

模式2：CPOL = 1，CPHA = 0 （SCLK空闲时高电平，奇数边沿采集数据，即下降沿采集，上升沿发送）

模式3：CPOL = 1，CPHA = 1 （SCLK空闲时高电平，偶数边沿采集数据，即上升沿采集，下降沿发送）

注意：为了确保通讯正常，主机与从机的通讯模式需要匹配。

如果不一致，导致的后果如下:

比如主机工作在模式0(上升沿采集数据，下降沿发送数据)，从机工作在模式1(下降沿采集数据，上升沿发送)。下降沿时，主机发送数据，从机立马采集数据，此时数据不稳定，通讯失败；上升沿时，从机发送数据，主机立马采集数据，数据也不稳定，通讯也失败。

正常通讯应该如下：

主机处于模式0，从机处于模式3：主机下降沿发数据，从机上升沿采集数据

从机处于模式0，主机处于模式3：从机下降沿发数据，主机上升沿采集数据

主机处于模式1，从机处于模式2：主机上升沿发数据，从机下降沿采集数据

从机处于模式1，主机处于模式2：从机上升沿发数据，主机下降沿采集数据

参考：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/548826158

https://www.cnblogs.com/jiek/p/15501171.html

https://mp.weixin.qq.com/s/o_oYGlfGhm815sy6xNnXfw

https://mp.weixin.qq.com/s/g2bGmGmI2DTbOmLIlkBiTABiTA