SPI总线接口

SPI（Serial PeripheralInterface，串行外设接口）：

Motorola公司提出的一种同步串行数据传输标准，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，在很多器件中被广泛应用。

SPI的硬件接口如下所示：

（1）CLK –时钟信号，该信号频率可由Master内部分频调整，以适应不同从设备；

（2）/CS  – 片选信号，由主器件控制，可以使用SPI模块的片选，也可以用GPIO；

（3）MOSI –主器件数据输出，从器件数据输入；

（4）MISO –主器件数据输入，从器件数据输出。

 

由于片选信号/CS的存在，SPI接口不需要进行寻址操作，只需要对从设备进行片选使能，因为全双工通信，显得简单高效。在多个从器件的系统中，每个从器件需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。

SPI时序详解：

SPI有四种模式，可以为不同的从设备提供不同的模式，具体模式由CPOL和CPHA信号决定，两个信号的含义如下：

　　CPOL：时钟极性选择，为0时SPI总线空闲为低电平，为1时SPI总线空闲为高电平

　　CPHA：时钟相位选择，为0时在SCK第一个跳变沿采样，为1时在SCK第二个跳变沿采样

模式0：

当CPHA=0、CPOL=0时SPI总线工作在方式1。MISO引脚上的数据在第一个SPSCK沿跳变之前已经上线了，而为了保证正确传输，MOSI引脚的MSB位必须与SPSCK的第一个边沿同步，在SPI传输过程中，首先将数据上线，然后在同步时钟信号的上升沿时，SPI的接收方捕捉位信号，在时钟信号的一个周期结束时（下降沿），下一位数据信号上线，再重复上述过程，直到一个字节的8位信号传输结束。

模式1：

当CPHA=0、CPOL=1时SPI总线工作在方式2。与前者唯一不同之处只是在同步时钟信号的下降沿时捕捉位信号，上升沿时下一位数据上线。

模式2：

当CPHA=1、CPOL=0时SPI总线工作在方式3。MISO引脚和MOSI引脚上的数据的MSB位必须与SPSCK的第一个边沿同步，在SPI传输过程中，在同步时钟信号周期开始时（上升沿）数据上线，然后在同步时钟信号的下降沿时，SPI的接收方捕捉位信号，在时钟信号的一个周期结束时（上升沿），下一位数据信号上线，再重复上述过程，直到一个字节的8位信号传输结束。

模式3：

当CPHA=1、CPOL=1时SPI总线工作在方式4。与前者唯一不同之处只是在同步时钟信号的上升沿时捕捉位信号，下降沿时下一位数据上线。

数据传输
 
在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：
　　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；
　　2） 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。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。