SPI总线协议与时序图详解

"NRF 无线温度传感参考" 在物联网(IoT)和嵌入式系统领域，NRF经常指的是Nordic Semiconductor公司的无线通信芯片，这些芯片常用于低功耗蓝牙(LPBT)或无线传感器网络(WSN)应用，如无线温度传感。NRF芯片通过各种接口与外部设备通信，其中SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常用的选择。 SPI总线协议是一种简单而高效的数据传输方式，适用于连接微控制器和外围设备，如传感器、存储器等。SPI是一种全双工同步通信协议，意味着数据可以在同一时刻双向传输。它通常由四个信号线组成： 1. **SS/CS (Slave Select/Chip Select)**：主设备使用此线来选择一个特定的从设备进行通信，通常每个从设备都有一个独立的SS线。 2. **SCK (Serial Clock)**：由主设备产生的时钟信号，决定了数据传输的速率和同步。 3. **SDI (Serial Data In)**：主设备向从设备发送数据的线。 4. **SDO (Serial Data Out)**：从设备向主设备发送数据的线。 SPI时序是基于SCK的上升沿和下降沿进行数据传输。当SCK上升沿到来时，主设备的SDO线上的数据被发送到从设备，而当SCK下降沿到来时，从设备的SDI线上的数据被接收至主设备。这种模式称为“上升沿发送，下降沿接收”，并且数据总是高位（MSB）先发送。 在实际应用中，SPI通信通常包括以下步骤： 1. 主设备通过拉低一个从设备的SS线来选通该设备。 2. 主设备开始驱动SCK时钟，按照协议规定发送命令或地址。 3. 从设备在SCK的下降沿读取SDI上的数据，并在上升沿将响应数据放在SDO线上。 4. 主设备在完成通信后释放SS线，从设备进入等待状态，直到再次被选通。 在描述中提到的8个时钟周期的例子中，我们可以看到数据是如何在主设备和从设备之间交换的。例如，在第4个时钟周期，主设备的SDO线上的值为1010，而从设备的SDI线上的值为101，这意味着在下一个SCK的下降沿，主设备将接收到从设备的101作为新数据。 SPI接口的灵活性和效率使其成为许多嵌入式系统中的首选通信协议，特别是在资源有限的环境，如NRF无线温度传感应用中。它可以实现快速数据交换，且由于只需要四根线，对于硬件设计来说非常节省空间。然而，需要注意的是，SPI协议没有内置的错误检测机制，因此在系统设计时需要考虑额外的校验和保护措施来确保数据的正确性。