目录

一、SPI 简介

二、SPI 的基本通信流程

三、SPI 的四种工作模式

1、极性和相位

2、四种工作模式

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一、SPI 简介

SPI 采用主从的方式工作，可以一个主设备对应一个从设备，也可以一个主设备对应多个从设备。虽然是一个主设备对多个从设备的关系，但是每次通信依然是一个主设备和一个从设备通信。SPI通信一般是由主机发起的，由主机提供时钟信号。

• MOSI（Master Out Slave In）：主设备 ==》从设备（主设备发送，从设备接收）
• MISO（Master In Slave Out）：从设备 ==》主设备（主设备接收，从设备发送）
• SCLK（Serial Clock）：传输时钟信号，用于主从设备的同步
• CSchip select）：片选信号，用于选择从设备
   

二、SPI 的基本通信流程

和 I2C 一样，SPI 是常用的通信接口，SPI 相比于 I2C 的优势：

• 速度快。I2C 最多 400KHz，但是 SPI 可以达到几十 MHz
• 全双工。I2C 是半双工，读写需要切换传输方向
• 传输灵活。I2C 一次只能传输 8 bit；SPI 传输的位数也不限于 8 bit (两次传输之间可以存在等待状态)
• 无开始和结束信号。

选择从设备

当主设备要和某个从设备进行通信时，主设备需要先向对应从设备的CS线上发送使能信号（高电平或者低电平，根据从机而定），表示选中该从设备。

数据传输

SPI 总线在进行数据传输的时候，先传送高位，后传送低位。比如要传送数字3，转换成二进制就是 0000 0011，因为是串行通信，每次只能传 1bit，所以需要决定先传送高位还是低位。

发送端发送信号：当时钟脉冲达到下降沿的时候，这段时间是发送数据的时间。

接收端接收信号：当时钟脉冲到达上升沿的时候，这段时间是接收数据的时间。

因此，SPI 可以在一个时钟周期内就完成数据的收发，可以无限制的连续发送和接收数据。

传输完毕或者继续传输

一个字节传输完成后无需应答，可以直接开始下一个字节的传递，也可以就此中止传输（或者额进入等待状态）。SPI总线没有起始或者结束信号。

三、SPI 的四种工作模式

1、极性和相位

SPI 能在一个时钟周期内完成数据的收发，关键就是在一个时钟周期的两次边沿变化时发送和接收数据。但不限于上面说的，上升沿就一定是发送，下降沿就一定是接收，这取决于极性和相位。

极性（CPOL）指的是时钟脉冲在空闲时刻的状态。CPOL = 0，空闲时刻是低电平；CPOL = 1，空闲时刻是高电平

相位（CPHA）指的是采样时刻。比如是选择下降沿发送数据，还是上升沿发送数据。CPHA = 0，第一个跳变沿接收；CPHA = 1，第一个跳变沿发送。

 

2、四种工作模式

极性的两种情况和相位的两种情况，两两组合，便有了现在的四种SPI 工作模式

① 时钟空闲时刻为低电平（CPOL = 0）

上升沿发送（CPHA = 0）：

上升沿接收（CPHA = 1）：

 

② 时钟空闲时刻为高电平（CPOL = 1）

上升沿发送（CPHA = 0）：

上升沿接收（CPHA = 1）：