SPI總線介紹

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口）是由Motorola提出的一種全雙工同步串行通信接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進行通信以交換信息，通信波特率可以高達5Mbps。SPI接口主要應(yīng)用在EEPROM、FLASH、實時時鐘、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動器、AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號處理器、數(shù)字信號解碼器等設(shè)備之間。

SPI接口一般使用4條線：

（1）MOSI：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入

（2）MISO：主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出

（3）SCLK：時鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生

（4）NSS：從設(shè)備使能信號，由主設(shè)備控制

SPI設(shè)備連接示意圖

SPI接口主要優(yōu)點：

●支持全雙工操作

●操作簡單

●數(shù)據(jù)傳輸速率較高

SPI接口主要缺點：

●需要占用主機較多的線（每個從機都需要一條片選線）

●只支持單個主機

●沒有指定的流控制

●沒有應(yīng)答機制確認是否接收到數(shù)據(jù)

SPI接口工作特點

1、SPI接口采用主-從模式（Master-Slave）控制方式

兩個SPI設(shè)備之間的通信必須由主設(shè)備（Master）來控制從設(shè)備（Slave）。主設(shè)備可以通過提供時鐘信號以及對從設(shè)備進行片選來控制多個從設(shè)備。從設(shè)備本身并不產(chǎn)生時鐘信號，其時鐘信號由主設(shè)備提供。

2、SPI接口采用同步方式（Synchronous）傳輸數(shù)據(jù)

主設(shè)備會根據(jù)將要交換的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生相應(yīng)的時鐘脈沖，時鐘脈沖組成時鐘信號，時鐘信號通過時鐘極性和時鐘相位控制兩個SPI設(shè)備間何時數(shù)據(jù)交換以及何時對接收到的數(shù)據(jù)進行采樣, 來保證數(shù)據(jù)在兩個設(shè)備之間是同步傳輸?shù)摹?/p>

SPI有四種數(shù)據(jù)傳輸模式，如下表所示，主要差別在于：輸出串行同步時鐘極性（CPOL）和相位（CPHA）可以進行配置。

3、SPI接口數(shù)據(jù)交換（Data Exchanges）

SPI設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸又被稱為數(shù)據(jù)交換。SPI協(xié)議規(guī)定一個SPI設(shè)備不能在數(shù)據(jù)通信過程中僅僅只充當(dāng)發(fā)送者或者接收者，在每個時鐘周期內(nèi)，SPI設(shè)備都會發(fā)送并接收一個bit大小的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于該設(shè)備有一個bit大小的數(shù)據(jù)被交換。

從設(shè)備要接收到主設(shè)備發(fā)過來的控制信號，必須在此之前能夠被主設(shè)備訪問，所以主設(shè)備必須首先對從設(shè)備進行片選。

在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，每次接收到的數(shù)據(jù)必須在下一次數(shù)據(jù)傳輸之前進行采樣。如果之前接收到的數(shù)據(jù)沒有被讀取，那么這些已經(jīng)接收完成的數(shù)據(jù)將有可能會被丟棄，因此，應(yīng)用程序一般都會在SPI傳輸完數(shù)據(jù)后進行讀取。

SPI協(xié)議

SPI接口允許同時在兩線（MOSI和MISO）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。時鐘極性（CPOL）和時鐘相位（CPHA）是定義SPI所使用的時鐘格式的主要參數(shù)。根據(jù)時鐘極性（CPOL），SPI時鐘可以反轉(zhuǎn)或不變。時鐘相位（CPHA）用于改變采樣相位。

如果CPHA=0，那么將于第一個時鐘邊沿進行數(shù)據(jù)采樣。

如果CPHA=1，那么無論時鐘邊緣上升或下降，將于第二個時鐘邊沿進行數(shù)據(jù)采樣。

脈沖傳輸前和完成后都保持在低電平狀態(tài)，即CPOL=0。在第一個邊沿（上升沿）采樣數(shù)據(jù)，第二個邊沿（下降沿）輸出數(shù)據(jù)，即CPHA=0。

脈沖傳輸前和完成后都保持在低電平狀態(tài)，即CPOL=0。在第二個邊沿（下降沿）采樣數(shù)據(jù)，第一個邊沿（上升沿）輸出數(shù)據(jù)，即CPHA=1。

脈沖傳輸前和完成后都保持在高電平狀態(tài)，即CPOL=1。在第一個邊沿（下降沿）采樣數(shù)據(jù)，第二個邊沿（上升沿）輸出數(shù)據(jù)，即CPHA=0。

脈沖傳輸前和完成后都保持在高電平狀態(tài)，即CPOL=1。在第二個邊沿（上升沿）采樣數(shù)據(jù)，第一個邊沿（下降沿）輸出數(shù)據(jù)，即CPHA=1。

SPI讀數(shù)據(jù)時序：

SPI寫數(shù)據(jù)時序：

SPI總線在英創(chuàng)主板平臺上的應(yīng)用

支持SPI接口的芯片都可以直接和英創(chuàng)主板連接，并執(zhí)行相應(yīng)的功能。歷年來，大量用戶使用英創(chuàng)主板進行SPI應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理，英創(chuàng)也累積了豐富的工程經(jīng)驗。下面整理出了英創(chuàng)網(wǎng)站發(fā)表的相關(guān)技術(shù)文檔供用戶參考。雖然有一些方案文檔中提到的英創(chuàng)主板是較老的型號，用戶在新產(chǎn)品開發(fā)的時候未必會使用這些老主板產(chǎn)品，但是文中的軟硬件使用技巧、編程技巧和方法等技術(shù)細節(jié)，是值得用戶參考或者直接使用的。

應(yīng)用方案

使用方法與技巧