SPI总线协议详解与应用

"该资源为一份关于SPI总线协议的PPT，由杨澍荣于2022.4.29制作。内容涵盖了SPI的技术性能、接口定义、传输时序以及CPOL/CPHA和通信模式等核心知识点。" SPI总线协议是一种广泛应用于嵌入式系统和微控制器之间的高速、全双工串行通信协议，最初由Motorola提出。该协议的特点是采用主从架构，其中主设备控制时钟并启动通信，而从设备响应主设备的请求。SPI接口支持多个从设备连接，但通常只允许一个主设备。数据传输遵循MSB（最高位优先）顺序，通过三根数据线进行：MOSI（主设备输出，从设备输入）、MISO（主设备输入，从设备输出）和共享的时钟线SCLK。此外，还有一个设备选择线CS（Chip Select），由主设备用来选通特定的从设备。 1. 技术性能 - SPI接口是全双工通信，数据可以在两个方向上同时传输，提供较高的数据速率，通常可以达到几Mbps。 - SPI是单主设备模式，意味着总线上只有一个设备能够发起通信。 - 数据传输时，主设备拉低从设备的SS线以启动通信，并通过SCLK发送时钟脉冲，数据在这些脉冲下按位传输。 2. 接口定义 - MISO：Master Input Slave Output，主设备用于接收数据，从设备用于发送数据。 - MOSI：Master Output Slave Input，主设备用于发送数据，从设备用于接收数据。 - SCLK：Serial Clock，由主设备生成，控制数据的传输节奏。 - CS/SS：Chip Select/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通信。 3. 传输时序 - SPI的时序依赖于时钟极性CPOL和时钟相位CPHA的设置，这些参数决定了数据是在时钟上升沿还是下降沿被采样和发送。 - CPOL（Clock Polarity）：确定时钟信号在空闲状态下的电平，0表示空闲时钟为低，1表示空闲时钟为高。 - CPHA（Clock Phase）：定义数据是在时钟边沿的前半周期还是后半周期被捕获或发送。 4. CPOL/CPHA和通信模式 - 通信模式分为四种：Mode 0, Mode 1, Mode 2, Mode 3，由CPOL和CPHA的不同组合决定，影响数据的采样和发送时刻。 - 模式0和1适用于数据在时钟的前半周期被采样，模式2和3则在后半周期采样。 SPI总线协议是一种高效且灵活的通信机制，适用于需要高速、双向通信的场合。了解其基本原理和操作模式对于设计和调试涉及SPI的硬件系统至关重要。