串行通信详解：SPI总线时序与通信方式

"SPI总线时序-串行通信及其接口" 串行外围接口（SPI）是一种常见的串行通信协议，广泛用于微控制器和各种电子设备之间进行数据传输。SPI总线时序是理解SPI通信的关键，它由两个关键参数定义：时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）。 1. 时钟极性（CPOL）决定了SPI时钟在空闲状态下的电平。当CPOL=0时，空闲状态的时钟为低电平，即在没有数据传输时，SCK（时钟信号）为0。相反，如果CPOL=1，则SCK在空闲时为高电平（1）。这决定了数据采样的参考点。 2. 时钟相位（CPHA）决定了数据是在时钟脉冲的前沿还是后沿被采样。当CPHA=0时，数据在时钟脉冲的上升沿（前沿）被采样；若CPHA=1，数据则在下降沿被采样。这个设置影响了数据何时被视为有效。 串行通信是一种相对于并行通信更经济且适用于长距离传输的方式。在并行通信中，多条数据线同时传输，虽然速度快，但需要更多的硬件资源，易受干扰，不适合长距离传输。而串行通信仅需一对线就能传输数据，速度虽慢于并行，但能克服并行通信的局限。 串行通信有三种主要的数据传输方向： 1. 单工：数据只能单向传输，如广播或传感器数据传输。 2. 半双工：数据可以在两个方向上传输，但不能同时，如对讲机通信。 3. 全双工：双向同时传输，如以太网或电话通话。 此外，串行通信分为异步和同步两种方式： 1. 异步通信：数据以帧的形式发送，包含起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。这种方式适合间歇性、小批量、低速的数据传输。 2. 同步通信：所有数据位的传输时间间隔一致，要求发送和接收端的时钟完全同步。这种方式适用于高速、连续的数据流，如SPI和I2C通信。 SPI总线时序的灵活性使得它成为嵌入式系统中常用的接口，通过调整CPOL和CPHA，可以适应不同设备和应用场景的需求。理解这些参数对于正确配置和调试SPI通信至关重要。