SPI总线协议解析与时序图详解

"SPI时序图详解及SPI总线协议" SPI（Serial Peripheral Interface）是一种广泛应用于微控制器和各种外围设备之间的串行通信协议，因其高效、简单和节省引脚数量的特点而受到青睐。SPI总线协议包括四个基本信号线：SS（Slave Select，从机选择）、SCK（Serial Clock，串行时钟）、SDI（Serial Data Input，串行数据输入）和SDO（Serial Data Output，串行数据输出）。SPI是一个全双工通信协议，允许数据同时在主设备和从设备之间传输。 在SPI通信中，主设备通常由微控制器或处理器担任，它控制时钟信号SCK，并通过SS线选择一个或多个从设备进行通信。从设备则根据接收到的时钟信号和主设备的数据来调整自己的输出。SPI的时序非常关键，数据的发送和接收与SCK的上升沿和下降沿紧密关联。 在上升沿时，主设备的SDO线上的数据被发送到从设备，从设备的SDI线在该时刻采样数据。而在下降沿时，从设备的SDO线上的数据被主设备接收，主设备的SDI线在此时采样数据。这种模式被称为“上升沿发送，下降沿接收”。 例如，在描述中的8个时钟周期的示例中，假设主机的sbuff为0xaa（10101010）二进制，从机的sbuff为0x55（01010101）二进制。每个时钟周期，高位先发送，数据逐位交换： - 在第一个时钟周期，主机的最高位（MSB）0发送到从机，此时从机的最高位1也被主机接收。 - 随着时钟的每次翻转，数据向低位移动，主机和从机的数据逐位进行交换。 - 到第四个时钟周期后，主机和从机的数据已经完全交换，即主机的sbuff变为0x55，从机的sbuff变为0xaa。 SPI协议还支持多种工作模式，如模式0（上升沿采样，下降沿数据有效）、模式1（下降沿采样，上升沿数据有效），以及模式2和模式3，它们分别在时钟的非边沿改变时采样和发送数据。此外，SPI可以配置为单向或双向通信，支持多个从设备，通过不同的从机选择（SS）线来区分。 SPI协议提供了一种高效、灵活的方式来连接和控制各种外围设备，如传感器、显示模块、存储器等。它的时序设计使得数据传输准确且快速，而其简单的硬件实现则降低了系统复杂性和成本。理解和掌握SPI协议对于嵌入式系统的设计和调试至关重要。