SPI(Serial Peripheral interface),串行外围设备接口。是一种全双工形式的高速同步通信总线。
SPI 硬件接口由四根信号线组成,分别是:
SPI 工作模式称为主从模式,因此设备相互连接后,主模式成为 SPI 主控制器,从模式则成为 SPI 设备。
SPI 主从设备之间的数据传输为环形模式,双方内部各存在一个串行以为寄存器。具体如下图:
当主设备发送数据时,将数据从内存中拷入串行移位寄存器,随后通过 MOSI 引脚向从设备发送数据。从设备则会将串行移位寄存器中的数据进行移位,将原有数据通过 MISO 引脚输出,从而接收主设备发送的数据,并拷入内存中。 同时,主设备串行移位寄存器中接收到从设备发过来的数据。
因此,SPI 的数据传输为一发一收。为了避免收到不需要的数据,SPI 设备制定了相关的命令,来在正确的时序点接收数据。
关于,SPI 数据在时序中的发送与接收点,SPI 设计了 4 种不同的模式,分别为:
模式 | 极性 | 说明 |
---|---|---|
Mode0 | CPOL=0,CPHA=0 | 此时空闲态时,SCLK处于低电平,数据采样是在第1个边沿,也就是SCLK由低电平到高电平的跳变,所以数据采样是在上升沿(准备数据),(发送数据)数据发送是在下降沿。 |
Mode1 | CPOL=0,CPHA=1 | 此时空闲态时,SCLK处于低电平,数据发送是在第1个边沿,也就是SCLK由低电平到高电平的跳变,所以数据采样是在下降沿,数据发送是在上升沿。 |
Mode2 | CPOL=1,CPHA=0 | 此时空闲态时,SCLK处于高电平,数据采集是在第1个边沿,也就是SCLK由高电平到低电平的跳变,所以数据采集是在下降沿,数据发送是在上升沿。 |
Mode3 | CPOL=1,CPHA=1 | 此时空闲态时,SCLK处于高电平,数据发送是在第1个边沿,也就是SCLK由高电平到低电平的跳变,所以数据采集是在上升沿,数据发送是在下降沿。 |
如图所示:
上述只是作为 SPI 传输数据所需了解的内容。实际应用中,则需要参考硬件情况,以及通信需求来对 SPI 进行合理的配置。不同的 SPI 中存在不同的电子器件,在配置和使用上都会存在差异。因此,不同的 SPI 驱动都会又较大的差异性。