SPI 总线协议及 SPI 时序图详解
SPI,是英语 Serial Peripheral Interface 的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。SPI,是一种高速的,全双工,同步的通信总线,
并且在芯片的管脚上只占用四根线,节约了芯片的管脚,同时为 PCB 的布局上节省空间,提供方便,正是出于这种简单易用的特性,现
在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
SPI 是一个环形总线结构,由 ss(cs)、sck、sdi、sdo 构成,其时序其实很简单,主要是在 sck 的控制下,两个双向移位寄存器进行
数据交换。
上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
上升沿到来的时候,sdo 上的电平将被发送到从设备的寄存器中。
下降沿到来的时候,sdi 上的电平将被接收到主设备的寄存器中。
假设主机和从机初始化就绪:并且主机的 sbuff=0xaa (10101010),从机的 sbuff=0x55 (01010101),下面将分步对 spi 的 8 个时钟
周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。
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脉冲 主机 sbuff 从机 sbuff sdi sdo
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0 00-0 10101010 01010101 0 0
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1 0--1 0101010x 10101011 0 1
1 1--0 01010100 10101011 0 1
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2 0--1 1010100x 01010110 1 0
2 1--0 10101001 01010110 1 0
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3 0--1 0101001x 10101101 0 1
3 1--0 01010010 10101101 0 1
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4 0--1 1010010x 01011010 1 0
4 1--0 10100101 01011010 1 0
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5 0--1 0100101x 10110101 0 1
5 1--0 01001010 10110101 0 1
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6 0--1 1001010x 01101010 1 0
6 1--0 10010101 01101010 1 0
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7 0--1 0010101x 11010101 0 1
7 1--0 00101010 11010101 0 1
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8 0--1 0101010x 10101010 1 0
8 1--0 01010101 10101010 1 0
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这样就完成了两个寄存器 8 位的交换,上面的 0--1 表示上升沿、1--0 表示下降沿,sdi、 sdo 相对于主机而言的。根据以上分析,
一个完整的传送周期是 16 位,即两个字节,因为,首先主机要发送命令过去,然后从机根据主机的名准备数据,主机在下一个 8 位时钟
周期才把数据读回来。
SPI 总线是 Motorola 公司推出的三线同步接口,同步串行 3 线方式进行通信:一条时钟线 SCK,一条数据输入线 MOSI,一条数据
输出线 MISO;用于 CPU 与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI 主要特点有:
可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从
机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。
SPI 总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3),其中使用的最为广泛的是 SPI0 和 SPI3 方式。
SPI 模块为了和外设进行数据交换
,根据外设工作要求,其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置,时钟极性(CPOL)对传输协
议没有重大的影响。如果 CPOL=0,串行同步时钟的空闲状态为低电平;如果 CPOL=1,串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位(CPHA)
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