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弄懂SPI接口 9 I1 {$ z6 }; J% a7 w
+ J& c S7 z; j E1 \* s2 XPI（Serial Peripheral InteRFace，串行外设接口）是Motorola公司提出的一种同步串行数据传输标准，在很多器件中被广泛应用。6 S: F6 u$ _! }3 _5 g
& k. C3 m% _; @7 F) _- ]3 M+ |4 A
1. 接口& o9 R+ Y2 i: d
) f* h. {) W& p' Y1 }* X+ USPI接口经常被称为4线串行总线，以主/从方式工作，数据传输过程由主机初始化。如图1所示，其使用的4条信号线分别为：" i' L G4 @1 E
) g' m* o( P: @, s
1) SCLK：串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出；* C8 D; J8 z- ^: I
3 t5 c. ^3 z$ q C) u6 V
2) MOSI：主机输出从机输入数据线；
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3) MISO：主机输入从机输出数据线；
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+ C6 J$ B h: t2 k( G% {4) SS：片选线，低电平有效，由主机输出。# f5 [6 j0 q& \0 X H5 ?
, N* j: c8 V7 T, O7 ] s
在SPI总线上，某一时刻可以出现多个从机，但只能存在一个主机，主机通过片选线来确定要通信的从机。这就要求从机的MISO口具有三态特性，使得该口线在器件未被选通时表现为高阻抗。
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! F6 l# B+ y9 g" [工程师博客：弄懂SPI接口（电子工程专辑)
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. h( u' ]: X/ u r8 v2 |2. 数据传输+ g4 W, x( |* C2 c% `! Q2 Z1 b) w
/ e; p' v- m' h* V: q在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：
5 A' ~0 {: Q0 B4 C( V3 b" o& l
4 f9 A( t% ^" M7 K3 i7 b: ~1) 主机通过MOSI线发送1位数据，从机通过该线读取这1位数据；8 W3 l1 S4 T- K& u- X; [( g* B
/ S+ O- I" q) L$ V% [: u$ C7 I2) 从机通过MISO线发送1位数据，主机通过该线读取这1位数据。
3 X# ]! e; v; p6 ^; E0 v j P" m+ W/ _0 [+ C' s
这是通过移位寄存器来实现的。如图2所示，主机和从机各有一个移位寄存器，且二者连接成环。随着时钟脉冲，数据按照从高位到低位的方式依次移出主机寄存器和从机寄存器，并且依次移入从机寄存器和主机寄存器。当寄存器中的内容全部移出时，相当于完成了两个寄存器内容的交换。5 Q6 t# A0 R: V
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工程师博客：弄懂SPI接口（电子工程专辑)
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3. 时钟极性和时钟相位5 G5 b' y5 @3 e4 Z
7 n+ j& @9 b: @8 d9 u在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性（CPOL或UCCKPL）和时钟相位（CPHA或UCCKPH）。时钟极性设置时钟空闲时的电平，时钟相位设置读取数据和发送数据的时钟沿。
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主机和从机的发送数据是同时完成的，两者的接收数据也是同时完成的。所以为了保证主从机正确通信，应使得它们的SPI具有相同的时钟极性和时钟相位。5 j2 S% O. g0 T m% k
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举例来说，分别选取MSP430控制器和OLED驱动SH1101A为主从机，图3和图4为它们的SPI时序。由图4可知，SH1101A的SPI时钟空闲时为高电平，并且在后时钟沿接收数据，则MSP430控制器SPI的设置应与此保持一致。从图3中可以看出，要使得时钟在空闲时为高电平，应将UCCKPL置1；要使得在后时钟沿接收数据，应将UCCKPH清零。
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工程师博客：弄懂SPI接口（电子工程专辑); A/ U: S. L' g5 ^$ b
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工程师博客：弄懂SPI接口（电子工程专辑)/ I( t- { ^. |) \9 E' g
; d1 _ q6 Z& G( z; j4. 优缺点; [3 u5 o. U( s) b3 u
, a. D& P# y/ @( Z- _* L' KSPI接口具有如下优点：; ^5 ?6 e. v6 Z. x/ h
1 N5 {; t; N( h1 o1) 支持全双工操作；
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2) 操作简单；5 j; _, w5 _1 ?5 D7 G
( x& _+ X- Z" n0 |
3) 数据传输速率较高。+ I- w" @$ p' u
4 G* k, P1 P# o同时，它也具有如下缺点：
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1) 需要占用主机较多的口线（每个从机都需要一根片选线）；
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3 C8 I7 A% d; l0 u- W6 G2 u2) 只支持单个主机。 |
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发表于 2019-3-13 10:30
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