1.实验目的
2.SPI 简介
SPI（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
2.1 接口
SPI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：
- SCLK：串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出，从机不用配置时钟
- MOSI：主机输出从机输入数据线，通常先传输MSB；
- MISO：主机输入从机输出数据线，通常先传输LSB；
- CS：片选线，低电平有效，由主机输出。
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。连接是对应相连，如下所示
SCLK-----SCLK
MOSI-----MOSI
MISO-----MISO
CS-----CS
2.2 数据传输
在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：
- 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；
- 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。
这是通过移位寄存器来实现的。如下图所示，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。
2.3 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 或 UCCKPL ）和时钟相位（ CPHA 或 UCCKPH ）。
- CPOL 表示时钟信号的初始电平的状态（就是空闲状态），CPOL 为 0 表示时钟信号初始状态为低电平，为 1 表示时钟信号的初始电平是高电平。
- CPHA 表示在哪个时钟沿采样数据，CPHA 为 0 表示在首个时钟变化沿采样数据，而 CPHA 为 1 则表示在第二个时钟变化沿采样数据。
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。
2.4 SPI的4种工作模式
由于 CPOL 和 CPHA 都有两种不同状态，所以 SPI 分成了 4 种模式。我们在开发的时候，使用比较多的是模式 0 和模式 3 ，如下表所示
| SPI工作模式 | CPOL | CPHA | SCL空闲状态 | 采样边沿 | 采样时刻 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 低电平 | 上升沿 | 奇数边沿 |
| 1 | 0 | 1 | 低电平 | 下降沿 | 偶数边沿 |
| 2 | 1 | 0 | 高电平 | 下降沿 | 奇数边沿 |
| 3 | 1 | 1 | 高电平 | 上升沿 | 偶数边沿 |
2.5 优缺点
优点：
- 支持全双工操作
- 操作简单
- 数据传输速率较高
缺点：
- 需要占用主机较多的口线（每个从机都需要一根片选线）
- 只支持单个主机
