【通信协议】一文搞懂SPI

SPI总线简介

SPI(Serial Peripheral Interface)是 Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。

接口定义

SPI接口共有4根信号线，分别是：片选信号、时钟信号、串行输出信号、串行输入信号。

• MOSI：Master数据输出，Slave数据输入
  
• MISO：Master数据输入，Slave数据输出
  
• SCLK ：时钟信号，由Master产生
  
• SS：片选信号，由Master控制
  

时钟极性和时钟相位

在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）。

时钟极性: 时钟空闲时的电平。

时钟相位: 采样数据的时钟沿。

SPI模式

CPOL: SPI空闲时的时钟信号电平(1:高电平, 0:低电平)

CPHA: SPI在时钟第几个边沿采样(1:第二个边沿开始, 0:第一个边沿开始)

模式0

空闲状态CLK为低电平，CLK上升沿采样(这时候数据不能改变)。

模式1

空闲状态CLK为低电平，CLK下降沿采样(这时候数据不能改变)。

模式2

空闲状态CLK为高电平，CLK下升沿采样(这时候数据不能改变)。

*注意: 上图的第一个CLK下降沿应该往右移动一点更准确，因为采样时数据不应该改变。

模式3

空闲状态CLK为高电平，CLK上降沿采样(这时候数据不能改变)。

注意：

当CPHA为0时，采集数据发生在时钟周期的前边沿（第一个边沿，可能是上升沿也可能是下降沿，由CPOL决定）;

当CPHA为1时，采集数据发生在时钟周期的后边沿（第二个边沿，可能是上升沿也可能是下降沿，由CPOL决定）;

所以不能说CPHA=0就是上升沿或下降沿采集数据，要根据CPOL才能确定。

总结

当我们写某SPI芯片的驱动时，主要要关注外设芯片的SPI模式(时钟极性和时钟相位)，以及寄存器，这些在datasheet中都会体现。