摩托罗拉SPI总线详解：全双工同步串行通信核心技术

SPI总线详细介绍 SPI（Serial Peripheral Interface，同步外设接口）是由摩托罗拉公司最早推出的全双工同步串行总线，主要用于与诸如EEPROM、ADC（模拟到数字转换器）、FRAM（非易失性存储器）和显示驱动器等低速外设器件高效通信。这一设计使得许多微控制器，比如68系列的MCU，内置了SPI硬件支持，以简化软件开发并释放CPU资源处理其他任务。 SPI总线是一种标准的三线接口，包括：SDI（串行数据输入）、SDO（串行数据输出）、SCK（串行移位时钟）和CS（从使能信号）。主设备通过控制CS信号来选择特定的从设备进行通信，如果没有独立的CS信号，系统最多只能连接一个从设备。在通信过程中，主设备生成时钟信号SCK，数据以串行形式在时钟上升沿由SDO发送，在下降沿由SDI接收，一次完整的传输周期通常涉及8或16次时钟周期，实现8或16位数据的交换。 SPI通信采用主-从模式，MOSI（主出/从入）用于数据从主设备传出，MISO（主入/从出）则用于数据从从设备传回。SPI的时钟设置非常灵活，主要通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）两个参数进行调整。CPOL决定时钟的空闲状态，当CPOL=0时，空闲时钟为低电平；CPHA则决定数据采样时机，如CPHA=0，数据在时钟的正沿被采样。 SPI的波特率可以根据硬件性能设定，最高可达5Mbps，实际应用中可能因设备限制有所不同，如Xicor公司的某些SPI器件支持5MHz的速度。SPI总线的接口设计简洁，仅需一根串行时钟线和两根数据线，这使得它在资源有限的系统中特别有用。 为了适配不同外设的工作需求，SPI模块允许调整输出的时钟极性和相位。时钟极性对通信协议影响不大，但正确的设置至关重要，因为它会影响到数据的正确传输。SPI总线以其简单、高效的特点，广泛应用于各种嵌入式系统和电子设备中，是连接主控单元与外围设备的重要手段。