SPI时序分析和基础知识总结解析
SPI接口扫盲SPI定义SPI时序（CPHACPOL）
SPI接⼝扫盲SPI定义SPI时序（CPHACPOL）SPI接⼝扫盲douqingl@为何要写这篇⽂档？百度上找出来的SPI接⼝中⽂描述都说的太过简略，没有⼀篇⽂档能够详尽的将SPI介绍清楚的。
wikipedia英⽂版[注释1]中，SPI接⼝介绍的很好，但是毕竟是英⽂版，读起来终究不如母语舒服，所以我结合⾃⼰的⼯作经验，对其进⾏了汉化、整理。
个⼈SPI接⼝相关经验：1. 参与过国产某芯⽚SPI接⼝样品验证、SPI接⼝服务DEMO开发（C语⾔）。
2. 使⽤国产某芯⽚GPIO接⼝模拟SPI接⼝（C语⾔）。
3. 使⽤STM32芯⽚的SPI MASTER/SLAVE（C语⾔）。
SPI接⼝是什么？SPI ( Serial Peripheral Interface，串⾏外设接⼝）是⼀种同步、串⾏通讯接⼝规格，常⽤于短距离通讯，主要是在嵌⼊式系统中。
此接⼝由Mototola公司推出，已成为⼀种事实标准（没有统⼀的协议规范，但是基于其⼴泛的使⽤，根据实际使⽤中⼤家通⽤的习惯形成了⼀个类似⾏规的标准）。
SPI典型的应⽤场景包括SD卡（SD接⼝中包含SPI接⼝）和液晶显⽰。
SPI是⼀种⾼速的，全双⼯，同步的通信总线。
分为主（master）、从（slave）两种模式，⼀个SPI通讯系统需要包含⼀个（且只能是⼀个）maser（主设备），⼀个或多个slave（从设备）。
SPI接⼝的读写操作，都是由master发起。
当存在多个从设备时，通过各⾃的⽚选（slave select）信号进⾏管理。
硬件开发⼈员设计、提供的SPI接⼝，其实只是⼀个数据读写通道，具体读写数据所代表的意义需要在应⽤中定义。
不像SD接⼝那样，对于命令有着明确详细的定义。
SPI接⼝都包含哪些IO线？除了供电、接地两个模拟连接以外，SPI总线定义四组数字信号：- 接⼝时钟SCLK（Serial Clock，也叫SCK、CLK），master输出⾄slave的通讯时钟。
SPI协议详解
SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。
下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa (10101010)，从机的sbuff=0x55 (01010101)，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。
---------------------------------------------------脉冲主机sbuff 从机sbuff sdi sdo---------------------------------------------------0 00-0 10101010 01010101 0 0---------------------------------------------------1 0--1 0101010x 101010110 11 1--0 0101010010101011 0 1---------------------------------------------------2 0--1 1010100x 01010110 1 02 1--0 1010100101010110 10---------------------------------------------------3 0--1 0101001x 101011010 13 1--0 0101001010101101 0 1---------------------------------------------------4 0--1 1010010x 01011010 1 04 1--0 1010010101011010 10---------------------------------------------------5 0--1 0100101x 101101010 15 1--0 0100101010110101 0 1---------------------------------------------------6 0--1 1001010x 01101010 1 06 1--0 1001010101101010 10---------------------------------------------------7 0--1 0010101x 110101010 17 1--0 0010101011010101 0 1---------------------------------------------------8 0--1 0101010x 10101010 1 08 1--0 0101010110101010 10---------------------------------------------------这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。
spi时序图怎么看？spi时序图详解分析
spi时序图怎么看？spi时序图详解分析https:///is/ecFhoa5/我做产品的时候，最怕就是做IIC和SPI的通信。
这两种协议时序哪怕是延时时间有误差，都有可能导致通信不上。
出现问题的时候，如果没设备也很难排查问题到底出在哪⾥。
有时候这个产品写好的时序程序，换⼀个单⽚机⽤同⼀个程序移植过去就不⾏了。
⽽且很多公司都没有设备可以调试这些协议，⼤多数时候都是完全靠蒙。
今天就拿新⼿⽐较头痛的SPI来进⾏时序图的分析和讲解，看不懂你打我！我记得第⼀次SPI通讯的时候，完全是照抄⽹络上的程序，因为芯⽚⼿册的时序图看起来太可怕了，根本看不懂。
后⾯各种模拟时序写多了，才有了经验，然后⽤经验去理解数据⼿册以及⽹络上的教程。
很多新⼿看各种数据⼿册和教程被吓到了，其实很多时候不是你的问题，⽽是数据⼿册和教程写得太学术化了。
举个例⼦，就像SPI协议⽤CPOL和CPHA真值表来选择不同的模式。
因为在很多SPI接⼝芯⽚的数据⼿册根本没提CPOL和CPHA这两个东西，那要怎么知道芯⽚的通讯模式？其实是要我们⾃⼰根据芯⽚⼿册的时序图去分析模式的，⽽不会直接告诉你是⽤的哪个模式。
所以在看时序之前，我们先要了解CPOL和CPHA到底有啥区别。
CPHA是⽤来控制数据是在第⼀个跳变沿还是第⼆个跳变沿采集的。
通过上图可以看到：CPHA=0的时候，数据是在第⼀个跳变沿的时候就会被采集。
CPHA=1的时候，数据是在第⼆个跳变沿的时候才会被采集。
那问题来了，到底是上升沿还是下降沿采集？这个就由CPOL来决定了：CPOL=0的时候是上升沿采集。
CPOL=1的时候是下降沿采集。
除此以外，CPOL还决定了我们时钟线SCLK空闲时的状态。
除此以外，CPOL还决定了我们时钟线SCLK空闲时的状态。
CPOL=0的时候表⽰SCLK在空闲时为低电平。
CPOL=1的时候表⽰SCLK在空闲时为⾼电平。
Ok，明⽩了这个，我们再分析4种模式的时序图。
1. 模式0(CPOL=0 CPOL=0)CPOL = 0：时钟线空闲时是低电平，第1个跳变沿是上升沿，第2个跳变沿是下降沿CPHA = 0：数据在第1个跳变沿（上升沿）采样时序图如下：2.模式1(CPOL=0 CPOL=1)CPOL = 0：空闲时是低电平，第1个跳变沿是上升沿，第2个跳变沿是下降沿CPHA = 1：数据在第2个跳变沿（下降沿）采样时序图如下：3.模式2(CPOL=1 CPOL=0)CPOL = 1：空闲时是⾼电平，第1个跳变沿是下降沿，第2个跳变沿是上升沿CPHA = 0：数据在第1个跳变沿（下降沿）采样时序图如下：4.模式3(CPOL=1 CPOL=1)CPOL = 1：空闲时是⾼电平，第1个跳变沿是下降沿，第2个跳变沿是上升沿CPHA = 1：数据在第2个跳变沿（上升沿）采样时序图如下：这样看是不是对4种模式的区别⽐较清晰了？下⾯，我们再拿OLED的驱动芯⽚SSD1306的时序图来作为实战讲解。
SPI知识收集
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。
也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。
（1）SDO –主设备数据输出，从设备数据输入（2）SDI –主设备数据输入，从设备数据输出（3）SCLK –时钟信号，由主设备产生（4）CS –从设备使能信号，由主设备控制其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。
这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。
接下来就负责通讯的3根线了。
通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI 是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。
这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。
数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。
完成一位数据传输，输入也使用同样原理。
这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。
要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。
同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。
这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。
也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。
SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。
不同的SPI 设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。
模拟IIC和SPI的时序分析
模拟IIC和SPI的时序分析IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。
它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。
在CPU 与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送（半双工），高速IIC 总线一般可达400kbps以上。
I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。
CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。
若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。
这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。
I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。
数据传送格式：字节传送与应答：每一个字节必须保证是8位长度。
数据传送时，先传送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必须跟随一位应答位（即一帧共有9位）。
字节传送与应答：4、在总线的一次数据传送过程中，可以有以下几种组合方式：a、主机向从机发送数据，数据传送方向在整个传送过程中不变：也就是主机写方式注：有阴影部分表示数据由主机向从机传送，无阴影部分则表示数据由从机向主机传送。
A表示应答，A非表示非应答（高电平）。
S表示起始信号，P表示终止信号。
b、主机在第一个字节后，立即从从机读数据.也就是主机读方式c、在传送过程中，当需要改变传送方向时，起始信号和从机地址都被重复产生一次，但两次读/写方向位正好反相。
模拟IIC和SPI的时序分析
模拟IIC和SPI的时序分析IIC(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。
它是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。
在CPU 与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送（半双工），高速IIC 总线一般可达400kbps以上。
I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。
//产生IIC开始信号void IIC_Start(void){SDA_OUT();//sda线输出IIC_SDA=1;IIC_SCL=1;delay_us(4);IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to lowdelay_us(4);IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据}结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。
//产生IIC停止信号void IIC_Stop(void){SDA_OUT();//sda线输出IIC_SCL=0;IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to highdelay_us(4);IIC_SCL=1;IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号delay_us(4);}应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。
CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。
若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。
//产生ACK应答void IIC_Ack(void){IIC_SCL=0;SDA_OUT();IIC_SDA=0;delay_us(2);IIC_SCL=1;IIC_SCL=0;delay_us(2);}这些信号中，起始信号是必需的，结束信号和应答信号，都可以不要。
SPI通讯方式
SPISPI总线协议及SPI时序图详解SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。
下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa (10101010)，从机的sbuff=0x55 (01010101)，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。
---------------------------------------------------脉冲主机sbuff 从机sbuff sdi sdo---------------------------------------------------0 00-0 10101010 01010101 0 0---------------------------------------------------1 0--1 0101010x 101010110 11 1--0 0101010010101011 0 1---------------------------------------------------2 0--1 1010100x 01010110 1 02 1--0 1010100101010110 10---------------------------------------------------3 0--1 0101001x 101011010 13 1--0 0101001010101101 0 1---------------------------------------------------4 0--1 1010010x 01011010 1 04 1--0 1010010101011010 10---------------------------------------------------5 0--1 0100101x 101101010 15 1--0 0100101010110101 0 1---------------------------------------------------6 0--1 1001010x 01101010 1 06 1--0 1001010101101010 10---------------------------------------------------7 0--1 0010101x 110101010 17 1--0 0010101011010101 0 1---------------------------------------------------8 0--1 0101010x 10101010 1 08 1--0 0101010110101010 10---------------------------------------------------这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。
SPI总线协议及SPI时序图详解
SPI总线协议及SPI时序图详解SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。
下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa (10101010)，从机的sbuff=0x55 (01010101)，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。
---------------------------------------------------脉冲主机sbuff 从机sbuff sdi sdo---------------------------------------------------0 00-0 10101010 01010101 0 0---------------------------------------------------1 0--1 0101010x 10101011 0 11 1--0 01010100 10101011 0 1---------------------------------------------------2 0--1 1010100x 01010110 1 02 1--0 10101001 01010110 1 0---------------------------------------------------3 0--1 0101001x 10101101 0 13 1--0 01010010 10101101 0 1---------------------------------------------------4 0--1 1010010x 01011010 1 04 1--0 10100101 01011010 1 0---------------------------------------------------5 0--1 0100101x 10110101 0 15 1--0 01001010 10110101 0 1---------------------------------------------------6 0--1 1001010x 01101010 1 06 1--0 10010101 01101010 1 0---------------------------------------------------7 0--1 0010101x 11010101 0 17 1--0 00101010 11010101 0 1---------------------------------------------------8 0--1 0101010x 10101010 1 08 1--0 01010101 10101010 1 0---------------------------------------------------这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。
万变不离其宗之SPI总线要点总结
万变不离其宗之SPI总线要点总结[导读] 前面总结了UART/I2C的技术要点，SPI相对I2C而言，比较简单。
本文来总结一下SPI总线个人认为比较重要的一些技术要点。
什么是SPI？SPI(Serial Peripheral Interface)是一种嵌入式系统中应用广泛的同步串行通信、主从架构式总线接口。
80年代由摩托罗拉开发，已成为事实标准。
这句话里有几个关键要点：•同步•串行•通信•主从•总线要理解这些要点，先上图，一图胜千言：常见的SPI接口有这样几个引脚：•SCLK: 串行时钟，总是主端负责输出(Master)。
总是由主端控制该信号，从端为输入采样。
•MOSI:主出从入（Master Output Slave Input)。
总是由主端控制该信号，从端为输入采样。
•MISO:主入从出(Master Input Slave Output)。
总是由从端控制该信号，主端为输入采样。
•:从选择信号(Slave Select)。
总是由主端控制该信号，从端为输入采样。
要理解上面这几个信号引脚的内涵，结合时序图，就比较容易理解了：数字电路中，同步电路是一种通过时钟信号同步存储元件状态变化的数字电路。
•主端>从端：o：主端发送低电平先选通从芯片，上面加帽表示低有效。
啥意思呢？就是这个脚低电平期间选中从设备，主设备发送的时序报文对选中的从设备有效，其他挂载在总线上的设备忽略总线报文。
o SCLK/SCK：发送同步移位时钟。
o MOSI：将数据按照SCLK移位时钟周期，将数据移位发送至该引脚。
被选中的从设备依照SCLK/SCK上升沿或者下降沿，按位采样，一般字节的高位在前，具体须遵从芯片手册时序定义。
从端依赖SCK/SCLK对MOSI上的信号逐位采样，采样的位依次进入接收移位寄存器，完成对字节的重组。
当字节接收完成，再由后续数字电路进行处理。
后续处理芯片实现各异，如是一个单片机则可能引发中断请求，如是特定功能数字芯片，则依据接收报文完成相应的功能处理。
串行外设接口(SPI)总线时序详解
串行外设接口(SPI)总线时序详解SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB 的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
SPI 是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo 构成，其时序其实很简单，主要是在sck 的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
SPI 总线是Motorola 公司推出的三线同步接口，同步串行3 线方式进行通信：一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO;用于CPU 与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
SPI 主要特点有：可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。
SPI 总线有四种工作方式(SP0，SP1，SP2，SP3)，其中使用的最为广泛的是SPI0 和SPI3 方式。
SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。
如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平;如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。
时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。
如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样;如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。
SPI 主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。
SPI 时序详解---SPI 接口在模式0 下输出第一位数据的时刻SPI 接口有四种不同的数据传输时序，取决于CPOL 和CPHL 这两位的组合。
图1 中表现了这四种时序，时序与CPOL、CPHL 的关系也可以从图中看出。
时序分析基础知识
时序分析基础知识在当今数据驱动的世界中，时序分析成为了理解和预测数据随时间变化趋势的重要工具。
无论是经济领域的股票价格波动、气象学中的气候变化，还是工业生产中的设备故障预测，时序分析都发挥着关键作用。
那么，什么是时序分析？它又包含哪些基础知识呢？让我们一起来揭开它神秘的面纱。
首先，我们来理解一下什么是时序数据。
简单来说，时序数据就是按照时间顺序排列的数据点的集合。
这些数据点可以是每小时的气温、每天的销售额、每分钟的网络流量等等。
与普通的数据不同，时序数据具有明显的时间依赖性，即后面的数据点往往受到前面数据点的影响。
时序分析的一个重要概念是趋势。
趋势反映了数据在长期时间内的总体走向，可以是上升、下降或者保持平稳。
例如，一家公司的销售额在过去几年中持续增长，这就是一个上升的趋势。
识别趋势对于预测未来的发展方向至关重要。
除了趋势，季节性也是时序分析中的常见特征。
季节性是指数据在固定的时间间隔内呈现出相似的模式。
比如，零售业在每年的圣诞节期间销售额会大幅增加，这就是季节性的表现。
了解季节性可以帮助我们更好地规划生产和库存。
接下来，让我们聊聊周期性。
周期性与季节性有些相似，但周期的时间间隔通常不那么固定。
经济的繁荣与衰退往往呈现出周期性的特点。
在进行时序分析时，我们还需要关注噪声。
噪声是指数据中的随机波动，它可能由测量误差、突发事件或者其他不可预测的因素引起。
处理噪声是时序分析中的一个挑战，因为它可能会掩盖数据中的真实模式。
移动平均是时序分析中常用的一种方法。
它通过计算一定时间段内数据的平均值来平滑数据，从而更清晰地显示出趋势和季节性。
例如，我们可以计算过去 5 天的股票价格平均值，来减少每日价格波动带来的干扰。
指数平滑是另一种重要的方法。
它给予近期数据更高的权重，使得预测更能反映当前的变化情况。
自回归模型（AR）是基于数据自身的历史值来预测未来值的方法。
它假设当前值与过去的若干个值之间存在线性关系。
移动平均自回归模型（ARMA）则结合了自回归和移动平均的特点，能够更全面地捕捉数据的特征。
SPI总线信号质量及完整性的检测方法与规范
SPI总线信号质量及完整性的检测方法与规范概述SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种常用的串行通信协议，用于在微控制器和外部设备之间传输数据。
为了确保SPI总线的正常工作，需要对其信号质量和完整性进行检测。
本文档将介绍SPI总线信号质量和完整性的检测方法与规范。
信号质量检测方法为了评估SPI总线信号的质量，可以采用以下方法：1. 时序分析：通过使用示波器或逻辑分析仪，捕捉SPI总线上的波形，并分析时钟信号、数据信号和使能信号之间的时序关系。
通过检查信号的上升时间、下降时间、稳定性和幅度等参数，可以评估信号的质量。
2. 噪声分析：使用频谱分析仪或噪声分析仪，检测SPI总线上的噪声水平。
噪声可能来自于电源线、地线、邻近信号线或其他干扰源。
通过分析噪声的频谱特征，可以确定是否存在噪声问题，并采取相应的措施进行抑制。
3. 眼图分析：通过使用高速示波器，捕捉SPI总线上的多个数据传输周期，并绘制眼图。
眼图可以显示信号的稳定性和噪声干扰情况，从而评估信号的质量。
通过调整信号的驱动能力、阻抗匹配和布线等措施，可以改善信号的质量。
完整性检测方法为了确保SPI总线数据的完整性，可以采用以下方法：1. 数据校验：在SPI总线上进行数据传输时，可以使用CRC （循环冗余校验）或其他校验算法对数据进行校验。
接收端可以通过计算接收到的数据的校验值，与发送端发送的校验值进行比较，以验证数据的完整性。
2. 电气特性检测：通过检测SPI总线上的电平、噪声和干扰情况，可以评估数据传输的完整性。
例如，检测信号的上升时间和下降时间是否在规定范围内，检测信号的幅度是否稳定等。
3. 容错设计：在设计SPI总线的系统时，可以采用容错技术，以提高数据传输的完整性。
例如，增加冗余数据、使用纠错码等方法，可以在一定程度上纠正传输过程中的错误。
规范要求为了确保SPI总线信号的质量和数据的完整性，应遵循以下规范要求：1. 时序规范：定义SPI总线上时钟信号、数据信号和使能信号的时序要求，包括上升时间、下降时间、保持时间等。
（转）SPI时序详解
（转）SPI时序详解1、什么是SPI？ SPI是串⾏外设接⼝(Serial Peripheral Interface)的缩写，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。
2、SPI优点 ⽀持全双⼯通信 通信简单 数据传输速率块3、缺点 没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，所以跟IIC总线协议⽐较在数据 可靠性上有⼀定的缺陷。
4、特点 (1)：⾼速、同步、全双⼯、⾮差分、总线式 (2)：主从机通信模式5、SPI 电路连接 (1)：SPI的通信原理很简单，它以主从⽅式⼯作，这种模式通常有⼀个主设备和⼀个或多 个从设备，需要⾄少4根线，事实上3根也可以(单向传输时)。
也是所有基于SPI的设备共 有的，它们是SDI(串⾏数据输⼊ Serial Digital IN)、SDO(串⾏数据输出 Serial Digital OUT)、SCLK(时钟)、CS(⽚选)。
(2)：SDO/MOSI – 主设备数据输出，从设备数据输⼊ (3)：SDI/MISO – 主设备数据输⼊，从设备数据输出 (4)：SCLK – 时钟信号，由主设备产⽣; (5)：CS/SS – 从设备使能信号，由主设备控制。
当有多个从设备的时候，因为每个从设 备上都有⼀个⽚选引脚接⼊到主设备机中，当我们的主设备和某个从设备通信时将需要将 从设备对应的⽚选引脚电平拉低或者是拉⾼。
6、SPI通信模式分析 SPI通信有4种不同的模式，不同的从设备可能在出⼚是就是配置为某种模式，这是不能改变的， 但我们的通信双⽅必须是⼯作在同⼀模式下，所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进⾏配置， 通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制我们主设备的通信模式。
具体模式具体如下： Mode0：CPOL=0，CPHA=0 Mode1：CPOL=0，CPHA=1 Mode2：CPOL=1，CPHA=0 Mode3：CPOL=1，CPHA=1 时钟极性CPOL是⽤来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态，时钟相位CPHA 是⽤来配置数据采样是在第⼏个边沿 CPOL=0，表⽰当SCLK=0时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于⾼电平时 CPOL=1，表⽰当SCLK=1时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于低电平时 CPHA=0，表⽰数据采样是在第1个边沿，数据发送在第2个边沿 CPHA=1，表⽰数据采样是在第2个边沿，数据发送在第1个边沿 SPI主模块和与之通信的外设通信时，两者的时钟相位和极性应该保持⼀致。
SPI的时序
SPI传输数据格式的学习SPI用CPHA和CPOL控制时钟SCK。
CPOL控制空闲时，SCK的电平状态。
CPOL=0，SCK空闲时是低电平;CPOL=1, SCK空闲时是电平。
CPOL对SPI传输的格式没有影响。
CPAH用来选择两种不同的传输格式。
CPAH=0，时钟的前沿用来发送数据(最先发送的位，在前沿到来之前在数据线上已经准备好了)，CPAH=1，时钟的前沿用来准备数据，后沿用来发送数据。
以下是由STM32F103RC的SPI配置成4中不同格式得到的时序图。
图中黄色的是SCK，蓝色的是MOSI。
1.CPHA=0,CPOL=0。
CPOL=0,空闲时SCK是低电平，CPHA=0前沿(上升沿)到来之前，MOSI 的数据已经准备好，所以前沿就把数据发送出去，后沿(下降沿)准备好下一个要发送的bit。
发送的数据是0xA5。
2.CPHA=0，CPOL=1。
CPOL=1,空闲时SCK是高电平，CPHA=0前沿(下降沿)到来之前，MOSI的数据已经准备好，所以前沿就把数据发送出去，后沿(上升沿) 准备好下一个要发送的bit。
发送的数据是0x65。
3.CPHA=1,CPOL=0。
CPOL=0,空闲时SCK是低电平，CPHA=1前沿(上升沿)到来之后，准备MOSI要发送的数据，后沿(下降沿) 把数据发送出去。
发送的数据是0x65。
4.CPHA=1，CPOL=1。
CPOL=1,空闲时SCK是高电平，CPHA=1前沿(下降沿)到来之后，准备MOSI要发送的数据，后沿(上升沿) 把数据发送出去。
发送的数据是0x65。
小结：CPOL用来决定闲时SCK是高电平还是低电平，CPHA用来决定是前沿传输数据还是后沿传输数据。
可以看出用SPI来驱动74HC595的时候选择CPHA=1，CPOL=1或者CPHA=0，CPOL=0都是可以的。
SPI协议学习心得
SPI协议学习心得SPI协议学习心得一、SPI1、掌握SPI通信协议2、了解W25Q64芯片读写操作3、STM32SPI寄存器配置介绍4、SPI操作FLASH程序分析二、知识点1、SPI协议：时序分析在数据手册，这里主要对应IIC进行比较说明注意：一个是时序，一个是和外设的连接（4条SPI线）SPI与IIC对比：1）速度SPI 4M 高速25MIIC 100K 高速400K2）硬件接口SPI 数据线2根收发分开，一根时钟线，一根片选线，一共4根线IIC 两线制，SDA双向数据线，时钟线3）外部引脚SPI 外部不需要上拉，接也可以IIC 外部一定要上拉4）寻址方式/拓扑结构SPI 多主多从寻址方式不同：SPI通过片选线确定哪个芯片通信每个设备一根片选线，一般低电平选中，所以SPI不适合接太多从设备，从设备增加，需要用到的IO就增加（译码器）IIC 多主多从IIC通过发送设备地址，确定哪个设备通信主从设备增加，不需要增加IO5）数据帧格式SPI 一次能传输的位数理论上不限制，一般8位、16位，不存在起始信号、停止信号和应答信号，纯粹是普通的二进制数据流IIC 有特定的帧格式，起始信号+地址+方向+数据，每次传输一个字节（固定），每个字节后面加一个应答位，传输结束是停止标志（停止位）6）创造者SPI MOTOIIC 飞利浦7）应用领域SPI 大数据传输方面，对速度要求高的场合IIC 少量数据传输场合8）时序IIC 起始信号，停止信号数据阶段：一个始终传输一个位，只有唯一一种时序SPI 全是数据阶段时序，没有其他信号，一个时钟传输一个位时序有4种，由极性和相位决定时序类型CPOL CPHA极性相位时序类型（SCK时钟线）0 0 00 1 11 0 21 1 3对SPI来讲，配置时序是重点，配置时序由所驱动的器件的时序决定9）SPI主机IO称呼MISO：当作主机时，为输入，从机时为输出方向MOSI：当作主机时，为输出，从机时为输入方向SCK：同步时钟信号，决定了SPI速度nCS：从机片选（片选线），可以使用普通IO口，一般是低电平选中，用来选择通信的目标从设备2、FLASH 1001 0011 FLASH的组成：页(page)-扇区(sector)-块(block)-片(chip) 1001 0011flash写数据之前要擦除，擦除最小单位为扇区（有的操作是块擦除），擦除后，所有字节全部为1，也就是写操作时候只能把1改为03、W25Q64W25Q64是华邦公司推出的大容量SPI FLASH产品，W25Q64的容量为64Mb，该系列还有W25Q80/16/32等。
SPI
spi总线SPI是一个环SPI是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
那么第一个上升沿来的时候数据将会是sdo=1；寄存器=0101010 x。
下降沿到来的时候，sdi上的电平将所存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。
这样就完成里一个spi时序。
例子：假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuf f=0x55，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍:假设上升沿发送数据这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。
其中ss引脚作为主机的时候，从机可以把它拉底被动选为从机，作为从机的是时候，可以作为片选脚用。
根据以上分析，一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据主机的名准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来！看大家明白没有！！！！！SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。
外围设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。
SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（用于单向传输时，也就是半双工方式）。
SPI时钟极性与时钟相位关系根本剖析
SPI时钟极性与时钟相位关系根本剖析－－－－2011年11月21日有感而发⑴时钟极性：SCK空闲状态为低电平（时钟周期中第一个时钟沿也为低电平）①时钟相位：数据采样从第一个时钟沿开始1、如果MSB先发送，则MOSI空闲状态与最高位相同2、如果LSB先发送，则MOSI空闲状态与最低位相同②时钟相位：数据采样从第二个时钟沿开始1、如果MSB先发送，则MOSI空闲状态与最低位相同2、如果LSB先发送，则MOSI空闲状态与最高位相同⑴时钟极性：SCK空闲状态为高电平（时钟周期中第一个时钟沿也为高电平）①时钟相位：数据采样从第一个时钟沿开始1、如果MSB先发送，则MOSI空闲状态与最高位相同2、如果LSB先发送，则MOSI空闲状态与最低位相同②时钟相位：数据采样从第二个时钟沿开始1、如果MSB先发送，则MOSI空闲状态与最低位相同2、如果LSB先发送，则MOSI空闲状态与最高位相同2011年12月3日理解更本质如果CPOL = 0，且CPHA = 0，则一个时钟周期是先低电平，再高电平如果CPOL = 0，且CPHA = 1，则一个时钟周期是先高电平，再低电平如果CPOL = 1，且CPHA = 0，则一个时钟周期是先高电平，再低电平如果CPOL = 1，且CPHA = 1，则一个时钟周期是先低电平，再高电平上述简而言之就是：CPHA = 0，时钟周期第一个沿与空闲状态相同，CPHA = 1，时钟周期第一个沿与空闲状态相反。
如下图所示：网友言论：SPI总线小结SPI接口的全称是"Serial Peripheral Interface"，意为串行外围接口，是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。
SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，地位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。
STM32学习重点spi剖析
一、SPI简介SPI 是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。
SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，STM32也有SPI接口。
SPI接口一般使用4条线：MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。
MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。
SCLK时钟信号，由主设备产生。
CS从设备片选信号，由主设备控制。
SPI主要特点有：可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。
SPI总线四种工作方式SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。
如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。
时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。
如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。
SPI主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。
不同时钟相位下的总线数据传输时序见下图：二、STM32的SPI介绍STM32的SPI功能很强大，SPI时钟最多可以到18Mhz，支持DMA，可以配置为SPI协议或者I2S协议。
本节，我们将利用STM32的SPI来读取外部SPI FLASH芯片（W25X16），这节，我们使用STM32的SPI1的主模式，STM32的主模式配置步骤如下：1）配置相关引脚的复用功能，使能SPI1时钟。
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SPI接口是一种事实标准，并没有标准协议，大部分厂家都是参照Motorola的SPI 接口定义来设计的。但正因为没有确切的版本协议，不同家产品的SPI接口在技术 上存在一定的差别，容易引起歧义，有的甚至无法直接互连（需要软件进行必要的 修改）。
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： 1) SCLK：串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出； 2) MOSI：When master, out line; when slave, in line。主机输出从机输入数据线； 3) MISO：When master, in line; when slave, out line。主机输入从机输出数据线； 比如MOSI，该线上数据一定是Master流向Slave的。因此在电路板上，Master的 MOSI引脚应与Slave的MOSI引脚连接在一起。双方的MISO也应该连在一起，而不是 一方的MOSI连接另一方的MISO。 Motorola的经典命名是MOSI和MISO，这是站在信号线的角度来命名的。 不过，也有一些产家（比如Microchip）是按照类似SDI,SDO的方式来命名，这是 站在器件的角度根据数据流向来定义的。 SDI：串行数据输入 SDO：串行数据输出 在这种情况下，当Master与Slave连接时，就应该用一方的SDO连接另一个方的 SDI。 4) SS：Slave Select, 片选线，用于选择激活某Slave设备，低有效，由Master驱动输 出。只有当SS-信号线为低电平时，对应Slave设备的SPI接口才处于工作状态。
一主多从的SPI传输模式
SPI总线添加从器件：每个器件需要一个单独的从选择信号。总信号数最终为 n+3 个，其中 n 是总线上从器件的数量。在 SPI 总线上添加新的从器件也不方便。 对于额外添加的每个从器件，都需要一条新的从器件选择线。
SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位，在主器件产 生的从器件使能信号和移位脉冲下，按位传输，高位在前，低位在后。如下图所示，在 SCLK的下降沿上数据改变，上升沿一位数据被存入移位寄存器。
SPI也支持多Slave应用。多个Slave共享时钟线、数据线，可以直接并接在一起； 而各Slave的片选线SS则单独与Master连接，受Master控制。在一段时间内，Master 只能通过某根SS线激活一个Slave，进行数据传输，而此时其他Slave的时钟线和数据 线端口则都应保持高阻状态，以免影响当前数据传输的进行。 SPI接口采用主从模式（Master Slave）架构；支持多slave模式应用，一般仅支持 单Master。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。 SPI的时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在 后（MSB first）；SPI接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率 可达几Mbps的水平。
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。 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。
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。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，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）， 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。
SPI时序分析和基础知识总结
一、SPI总线的历史 二、SPI总线接口定义 三、SPI总线的工作方式和传输时序 四、SPI与I2C的异同点 五、SPI总线的优缺点 六、SPI总线的设置 七、SPI与SD卡信号
八、关于QSPI
Байду номын сангаас
SPI ( Serial Peripheral Interface )串行外设接口总线，最早由Motorola提出，出现 在其M68系列单片机中，由于其简单实用，又不牵涉到专利问题，因此许多厂家的 设备都支持该接口，广泛应用于外设控制领域。
在主设备这边配置SPI接口时钟的时候一定要弄清楚从设备的时钟要求，因为主设 备这边的时钟极性和相位都是以从设备为基准的 。 SPI总线有四种工作方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式(实线表示)；
四种工作方式时序分别为：
时序详解：
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 工作方式1： 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。 工作方式2： 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。 工作方式3： 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。 工作方式4： 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。