SPI模式详解：闪存SD卡与SPI接口通信协议

SPI模式是一种由闪存基SD记忆卡提供的辅助通信协议，它适用于摩托罗拉（以及近年来其他供应商）微控制器中常见的串行外围接口(SPI)总线。该模式在SD记忆卡规范的第一部分——物理层规格中定义，版本1.0，旨在与SPI接口进行高效通信，降低了对定制主机的需求，从而简化了设计工作。 SPI模式的工作原理是在设备启动后的首次复位命令（CMD0）期间选择接口，一旦卡片供电，这个模式就不能更改。SPI标准主要关注物理连接，而不涉及完整的数据传输协议。SD记忆卡的SPI实现则基于SD协议的子集，包括一套命令集，使得使用现成的主机成为可能，降低了开发成本。 然而，SPI模式与传统的SD模式相比，存在性能上的牺牲。例如，SPI模式采用单数据线和硬件片选信号（CS）来传输数据，这可能导致速度上的限制。相比于SD模式（如支持多数据线和更复杂的控制信号），SPI模式的吞吐量通常较低。尽管如此，对于那些对速度需求不那么敏感，并且希望减少硬件集成复杂性的应用，SPI模式是一个实用的选择。 SPI总线协议是SPI模式的核心部分，它定义了如何在SD记忆卡和SPI接口设备之间交换数据。该协议包括时钟线（SCK）、数据输入/输出线（MISO/MOSI）以及片选信号（CS）。数据传输通常按照主设备（如微控制器）发起的时钟脉冲进行，通过MOSI线发送数据，而从设备（如SD卡）通过MISO线接收数据。同时，CS信号用于指示哪个设备正在接收或发送数据，确保了数据的正确传输。 在实际应用中，开发者需要熟悉SPI模式的命令集，如CMD7（SPI初始化）和CMD9（SPI数据传输）等，以便正确配置和操作SD记忆卡。此外，了解如何处理数据包的起始、结束、错误检测和处理，以及如何处理不同速率和模式（如模式0-3）也是至关重要的。 总结来说，SPI模式为SD记忆卡提供了与低成本、低复杂度的SPI微控制器进行快速、简洁通信的可能性，但在追求高速和多线程数据传输的应用场景中，可能会受到限制。对于那些寻求简单设计和易用性而非极致性能的项目，SPI模式是一个值得考虑的解决方案。