SPI接口详解：驱动与应用实践

"SPI驱动及使用总结" SPI（Serial Peripheral Interface）是一种由Motorola公司开发的同步串行通信协议，广泛应用于与各种慢速外围设备的通信，如EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器等。SPI总线是四线同步总线，其主要特点是硬件功能强大，减少了对CPU的负担，简化了相关的软件处理。 SPI接口包含以下四条信号线： 1. SCLK（串行时钟）：由主机产生，用以同步数据传输。 2. MOSI（主机输出从机输入）：用于主机向从机发送数据。 3. MISO（主机输入从机输出）：用于从机向主机发送数据。 4. SS（片选线）：低电平有效，由主机控制，决定与哪个从机进行通信。 在SPI总线系统中，可以有多台从机，但只有一个主机。主机通过片选线（SS）来选择与哪台从机通信，这要求从机的MISO端口在未被选中时呈高阻抗状态。因此，如果有多台从机，可能需要多个SS信号线。 SPI与I2C的区别在于： 1. SPI没有内置寻址机制，需要额外的SS信号线来选择设备，多从机应用相对复杂。 2. SPI不支持总线仲裁，所以只能在单主机环境下工作，而I2C可以支持多个主机。 3. SPI协议相对简单，数据传输速度快，通常可达Mbps级别，适合大数据量传输。 4. SPI是全双工通信，可以同时发送和接收数据，适合需要高效双向通信的场景。 5. I2C协议功能更多，但相对复杂，常用于传输有意义的控制命令或数据。 6. SPI的一个不足是缺乏流控制和应答机制，不能确保数据正确接收。 SPI的数据传输过程如下： 在一个时钟周期内，主机通过MOSI线发送一位数据，同时从MISO线接收一位数据；反之，从机通过MISO线发送一位数据，同时从MOSI线接收一位数据。这一过程通过主机和从机的移位寄存器实现，数据按位进行交换。 在Linux环境中，驱动SPI设备通常涉及配置SPI控制器，设置适当的时钟频率、模式（例如，CPOL和CPHA），以及管理片选线。开发者需要编写驱动程序来实现这些功能，并通过内核提供的SPI框架与设备进行交互。此外，用户空间应用程序可以利用如spidev模块来直接访问SPI设备，进行数据传输。 SPI是一种高效、灵活的串行通信协议，适用于需要高速、全双工通信的嵌入式系统。尽管其在多从机配置和流控制方面存在局限，但通过合理的硬件设计和驱动程序开发，SPI能够满足许多不同应用场景的需求。