SPI数据传输中的数据位顺序选择：MSB和LSB模式解析

# 1. 介绍SPI数据传输

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行数据传输协议，通常用于在数字集成电路之间进行短距离通信。SPI协议涉及一个主设备和一个或多个从设备之间的全双工通信。主设备通过时钟信号控制数据的传输，而从设备则在传输中响应主设备的指令，也是一种单片机外设芯片串行扩展接口，是一种高速、全双工、同步通信总线，所以可以在同一时间发送和接收数据，SPI 没有定义速度限制，通常能达到甚至超过 10M/bps。

SPI协议的优势在于通信速度快，实时性强，易于实现硬件。主从设备通过共享时钟信号和数据线进行通信，主设备控制片选线来选择与之通信的从设备，从而实现数据传输。SPI允许数据在传输时以不同的位顺序进行排列，这一特性将在接下来的章节中进行详细探讨。

## 1.1 SPI主、从两种模式说明

SPI（串行外设接口）具有主从两种工作模式，通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。需要注意的是，SPI 不支持多主机配置。在通信过程中，主设备负责选择一个从设备进行同步数据交换。

在 SPI 系统中，主设备（Master）提供时钟信号，而从设备（Slave）则接收该信号。所有的读写操作均由主设备发起。当存在多个从设备时，主设备通过各自的片选信号（Chip Select, CS）来管理它们。

SPI 通信的基本原理相对简单，至少需要四根线，单向传输时则只需三根。这些信号线包括：

1. **MISO（Master Input Slave Output）**：主设备的数据输入线，从设备的数据输出线。
2. **MOSI（Master Output Slave Input）**：主设备的数据输出线，从设备的数据输入线。
3. **SCLK（Serial Clock）**：由主设备生成的时钟信号。
4. **CS/SS（Chip Select/Slave Select）**：由主设备控制的从设备使能信号。在一主多从的配置中，CS/SS 信号用于选择特定的从设备，只有当片选信号处于预设的有效状态（高电位或低电位）时，主设备对该从设备的操作才会生效。

通过这种结构，SPI 能够实现高效的设备间通信。

**一主一从**


**一主多从**


## 1.2 SPI通信原理

SPI 主设备和从设备都有一个串行移位寄存器，主设备通过向它的 SPI 串行寄存器写入一个字节来发起一次传输


SPI 数据通信的流程可以概括为以下几个步骤：

1. **启动通信**：主设备发出信号，将 CS/SS 线拉低，以开始通信过程。

2. **时钟信号发送**：主设备发送时钟信号，指示从设备进行数据的写入或读取操作。数据的采集时机可能在时钟信号的上升沿（从低到高）或下降沿（从高到低），具体取决于 SPI 的工作模式（后续将详细介绍）。

3. **数据传输**：主设备将待发送的数据写入发送数据缓存区（Memory）。该缓存区通过移位寄存器（其长度依赖于单片机的配置）将数据逐位通过 MOSI 信号线发送给从设备。同时，从设备通过 MISO 接口接收数据，并将接收到的数据逐位移入接收缓存区。

4. **数据交换**：从设备将其移位寄存器中的数据通过 MISO 信号线返回给主设备，同时通过 MOSI 信号线接收主设备发送的数据。这样，两个设备的移位寄存器中的数据实现了交换。

例如，在下图中，我们可以看到一个简单的 SPI 通信流程：主设备将 NSS 片选信号拉低以启动通信，并产生时钟信号。在时钟的上升沿触发下，主设备通过 MOSI 线路逐位发送数据 0x53，同时在 MISO 线路逐位接收数据 0x46，如下图所示：


需要特别强调的是，SPI 仅区分主模式和从模式，并没有单独的读写操作概念。在 SPI 通信中，外设的写入和读取操作是同步进行的。如果主设备只进行写操作，它可以选择忽略接收到的字节（即虚拟数据）。相反，如果主设备希望读取从设备的一个字节，它必须先发送一个空字节，以触发从设备的数据传输。换句话说，发送一个数据时必然会接收到一个数据；而要接收数据，主设