SPI总线详解：主从模式与数据传输

"SPI总线教程" SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种广泛应用于嵌入式系统中的串行通信协议，由主设备（Master）和从设备（Slave）构成，主要用于连接微控制器和其他外围设备。SPI总线的主要特点是高速、全双工、同步，而且只需要四根线来实现通信，这四根线分别是： 1. SDO（Master Out, Slave In）：主设备的数据输出，从设备的数据输入。 2. SDI（Master In, Slave Out）：主设备的数据输入，从设备的数据输出。 3. SCLK（Serial Clock）：由主设备提供的同步时钟信号，用于数据传输的同步。 4. CS（Chip Select，也称为SS或 Slave Select）：从设备的使能信号，由主设备控制，用于选择与哪个从设备进行通信。 SPI通信的工作原理： SPI以主从模式运行，主设备控制数据传输的方向和时序，从设备根据主设备的指令进行响应。数据传输时，主设备通过SCLK提供时钟信号，SDI和SDO用于数据的输入和输出。CS信号由主设备控制，当CS信号对某个从设备低电平时，表示主设备选择了该从设备进行通信，其他未被选中的从设备的数据输出端SDO将进入高阻态，避免干扰通信。 SPI从机的内部结构： SPI接口通常包含两个移位寄存器，一个用于接收数据，另一个用于发送数据。数据按照主设备产生的时钟信号和片选信号进行位移，从高位到低位传输。在上升沿时发送数据，下降沿时接收数据（具体取决于不同的设备可能略有差异）。 SPI数据传输特性： - 在一次SPI通信中，主设备会发送一个字节数据，同时从设备也会回传一个字节数据，两者同步进行。 - 数据传输的时钟速率依赖于主设备提供的时钟脉冲。 - 当系统中有多个SPI设备时，每个设备都需要有独立的CS引脚以便主设备可以单独选择和通信。如果不使用额外的硬件，SPI接口在同一时刻只能与一个从设备通信。 SPI的四种工作模式： SPI有四种不同的时钟极性和相位组合，分别是CPOL（Clock Polarity）和CPHA（Clock Phase），这决定了数据是在时钟信号的上升沿还是下降沿被捕获或采样，以及在时钟的哪个边沿进行数据的转移。 SPI总线是一种高效且灵活的通信协议，适用于各种嵌入式应用，如传感器、存储器、显示驱动等。理解和掌握SPI的工作原理和配置方法对于进行嵌入式系统设计至关重要。