spi通信原理
SPI通信
二、通信的SPI 概念2.1、SPI：高速同步串行口SPI：高速同步串行口。
是一种标准的四线同步双向串行总线。
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，比如AT91RM9200.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（SCK）、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）。
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。
通信的 SPI 概念
2.1、SPI：高速同步串行口SPI：高速同步串行口。
是一种标准的四线同步双向串行总线。
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，比如AT91RM9200.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（SCK）、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）。
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。
SPI工作原理
SPI∙由于SPI(setial peripheralinterface)总线占用的接口线少，通信效率高，并且支持大部分处理器芯片，因而是一种理想的选择。
SPI是利用4根信号线进行通信的串行接口协议，包括主／从两种模式。
4个接口信号为：串行数据输入(MISO，主设备输入、从设备输出)、串行数据输出(MOSI，主设备输出、从设备输入)、移位时钟(SCK)、低电平有效的从设备使能信号(cs)。
SPI最大的特点是由主设备时钟信号的出现与否来确定主／从设备间的通信。
一旦检测到主设备的时钟信号，数据开始传输。
∙目录∙SPI工作方式简介∙SPI的数据传输∙SPI用户逻辑∙SPI基本原理与结构SPI工作方式简介∙SPI是由美国摩托罗拉公司最先推出的一种同步串行传输规范，也是一种单片机外设芯片串行扩展接口。
SPI模式可以允许同时同步发送和接收8位数据，并支持4种工作方式：1. 串行数据输出，对应RC5／SDO引脚；2. 串行数据输入，对应RC4／SDI／SDA引脚；3. 串行时钟，对应RC3／SCK／SCL引脚；4. 从动方式选择，对应RA5／SS／AN4引脚。
SPI模式下与之相关的寄存器有10个，其中4个是与I2C模式共用的。
图1所示是由一个主机对接一个从机进行全双工通信的系统构成的方式。
在该系统中，由于主机和从机的角色是固定不变的，并且只有一个从机，因此，可以将主机的丽端接高电平，将从机的SS 端固定接地。
图1 全双工主机／从机连接方法若干个具备SPI接口的单片机和若干片兼容SPI接口的外围芯片，可以在软件的控制下，构成多种简单或者复杂的应用系统，例如以下3种。
（1）一个主机和多个从器件的通信系统。
如图2所示，各个从器件是单片机的外围扩展芯片，它们的片选端SS分别独占单片机的一条通用I／O引脚，由单片机分时选通它们建立通信。
这样省去了单片机在通信线路上发送地址码的麻烦，但是占用了单片机的引脚资源。
当外设器件只有一个时，可以不必选通而直接将SS端接地即可。
spi工作原理
spi工作原理
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信接口，用于在芯片之间传输数据。
它由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备控制通信的时钟信号，并发送和接收
数据。
SPI工作原理如下：
1. 时钟信号同步：SPI使用时钟信号将主设备和从设备保持同步。
主设备产生时钟信号，从设备根据时钟信号进行数据传输。
2. 主从选择：主设备通过选择特定的从设备使其处于工作模式。
可以通过片选引脚（Slave Select，SS）来选择从设备。
3. 数据传输：主设备发送一个数据位到从设备，从设备接收并响应主设备发送的数据位。
数据在时钟的上升沿或下降沿进行传输。
4. 数据帧：SPI通信以数据帧为基本传输单位。
数据帧由一个
数据位和可能的附加控制位组成。
数据位可以是单向的（只能由主设备发送）或双向的（主从设备都可以发送和接收）。
5. 传输模式：SPI支持多种传输模式，如CPOL（Clock Polarity）和CPHA（Clock Phase）。
CPOL决定时钟信号在空
闲状态时的电平，CPHA决定数据采样的时机。
6. 传输速率：SPI的传输速率由时钟信号的频率决定。
一般来说，SPI的传输速率比较高，可以达到几十兆赫兹甚至上百兆
赫兹。
需要注意的是，SPI是一种点对点的通信接口，每次传输只能有一个主设备和一个从设备进行通信。
如果需要与多个设备进行通信，需要使用多个SPI接口或者使用其他的通信协议。
spi通信原理
spi通信原理SPI（串行外围接口，Serial Peripheral Interface）是一种常见的半双工、同步串行通信总线接口（bus interface）。
它由一个正极性信号线（CS，Chip Select），一个时钟信号线（SCK，Serial Clock），一个向下发出数据线（MOSI，Master Out-Slave In）和一个向上接收数据线（MISO，Master In-Slave Out）构成，可用于微分模式或模拟模式通信，且具有较高的数据传输率和节点连线数，是一种主从（Master-Slave）式的串行数据传输标准。
一、SPI通信原理1、工作模式SPI接口通信模式有三种，分别是主模式（Master Mode）、从模式（Slave Mode）和双向模式（Bi-directional Mode），根据两个彼此连接的电路是主端还是从端，其工作模式就可以分别确定。
（1）主模式主模式有总线的控制权，它是总线的主导者，其发送时钟信号控制总线，由它读取从模式器件入端口的字节数据或者写入数据到从模式器件出端口，它一般兼顾发送和接收两种操作，并且在发送和接收都有数据缓存能力；（2）从模式从模式段缺少时钟和控制信号，从模式由主模式发送的时钟信号控制总线，从模式只能够等待主模式的唤醒，接收到主模式发来的时钟脉冲，才能工作；数据传输中，从模式由主模式发来的数据控制信号中控制自身的行为，从模式接收到数据，可能直接或间接地存储在从模式自身的缓冲位；（3）双向模式双向模式下，两电路当守护者和执行者双重角色，类似主模式，双向模式的总线可以实现双向同时收发数据功能，这也是SPI最重要的一个特点之一；2、信号线（1）CS： Chip Select，片选信号，由主机向从机发送，表示仪器的开始和结束信号；（2）SCK： Serial Clock，系统时钟信号，由主机向从机发送，控制数据的传输；（3）MOSI： Master Out Slave In，主机输出从机输入，由主机向从机发送；（4）MISO： Master In Slave Out，主机输入从机输出，由从机向主机发送；3、总线收发：1）主机向外设发送起始信号CS并向外设发出一个脉冲，外设将收到控制信号，从而开始读写操作；2）主机向外设发送时钟信号SCK，外设收到时钟信号后，可以进行一般主机传入和传出操作；3）主机发出信号来控制从机发出数据，从机受到数据标识，可以开始向主机发送数据，主机则接收从机发出的数据；4）当数据传送完毕后，起始信号CS将放低，SCK亦会放低，外设再将已写完信息的SS连接信号拉高；5）最后，外设会结束数据的读取和写入，同时将SS。
通信的 SPI 概念
二、通信的 SPI 概念2.1、SPI：高速同步串行口SPI：高速同步串行口。
是一种标准的四线同步双向串行总线。
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，比如AT91RM9200.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（SCK）、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）。
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。
SPI接口的优缺点及通信原理
SPI接口的优缺点及通信原理SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。
是一种同步串行接口技术，是高速的，全双工，同步的通信总线。
下面就有iBeacon、蓝牙模块厂家-云里物里科技来帮大家讲解下SPI接口的优缺点。
1、SPI接口的优点支持全双工操作；操作简单；数据传输速率较高。
同时，它也具有如下缺点：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；没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
2、SPI通信原理SPI的通信原理是以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备。
SPI接口经常被称为4线串行总线，分别是SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
（a）SDO/MOSI–主设备数据输出，从设备数据输入；（b）SDI/MISO–主设备数据输入，从设备数据输出；（c）SCLK–时钟信号，由主设备产生；（d）CS/SS–从设备使能信号，由主设备控制。
在SPI总线上，某一时刻可以出现多个从设备，但只能存在一个主设备，主设备通过片选线来确定要通信的从设备。
这就要求从设备的MISO口具有三态特性，使得该口线在设备未被选通时表现为高阻抗。
3、数据传输在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：1)主设备通过MOSI线发送1位数据，从设备通过该线读取这1位数据；2)从设备通过MISO线发送1位数据，主设备通过该线读取这1位数据。
这是通过移位寄存器来实现的。
如图所示，主设备和从设备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设备寄存器和从机寄存器，并且依次移入从设备寄存器和主设备寄存器。
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。
4、内部工作机制SSPSR是SPI设备内部的移位寄存器(Shift Register).它的主要作用是根据SPI时钟信号状态,往SSPBUF里移入或者移出数据,每次移动的数据大小由Bus-Width以及Channel-Width所决定。
spi工作原理
spi工作原理SPI(Serial Peripheral Interface)是一种同步串行通信协议，用于连接微控制器、传感器、存储器等外部设备。
其工作原理如下：1. 通信架构：SPI使用主从架构，其中主设备（通常是微控制器或处理器）控制通信的初始化、时钟速率以及数据传输的起始和终止，而从设备（例如传感器或存储器）则被动地响应主设备的指令。
2. 时钟信号：SPI通信需要一个时钟信号作为同步基准，由主设备产生并传输给从设备。
通常情况下，SPI设备具有两个时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）设置，主设备和从设备必须使用相同的设置才能正常通信。
3. 数据传输：主设备通过SPI总线发送数据，而从设备则将其接收。
数据以字节为单位传输，可以进行全双工或半双工传输。
数据传输的方式一般为MSB（最高有效位）或LSB（最低有效位）优先。
4. 片选信号：SPI可以支持多个从设备的连接。
通过片选信号（通常称为CS或SS），主设备可以选择与哪个从设备进行通信。
只有选中的从设备会响应主设备发送的指令和数据。
5. 数据帧：SPI通信中的数据传输由一系列的数据帧组成。
每个数据帧包含一个位传输和一个字节传输，并由传输时钟控制。
6. 通信步骤：- 主设备发送片选信号以选中从设备。
- 主设备发送时钟信号作为同步时钟。
- 主设备将数据位推送到MOSI（主输出从输入）线上。
- 从设备在下降沿接收数据位，并将响应数据推送到MISO （主输入从输出）线上。
- 主设备在上升沿采集响应数据。
- 重复以上步骤直到传输完成。
总结：SPI是一种高速串行通信协议，具有灵活性和简单性。
它通过主从架构、时钟信号、数据传输、片选信号以及数据帧来实现设备之间的通信。
主设备控制通信的初始化和时序，从设备被动响应主设备的指令和数据。
通过理解SPI的工作原理，可以更好地设计和应用它。
单片机SPI通信实现
单片机SPI通信实现SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常见的串行通信接口，它用于在电子设备之间进行数据传输。
在单片机中，SPI通信常用于连接外部设备，如传感器、存储器或其他微控制器。
本文将介绍如何在单片机中实现SPI通信。
一、SPI通信的基本原理SPI通信包括一个主设备（MCU）和一个或多个从设备之间的通信。
通常，SPI使用四根信号线实现通信：1. 时钟线（SCLK）：用于主设备提供时钟信号，同步主设备和从设备的数据传输。
2. 主输出，从输入线（MISO）：用于主设备发送数据给从设备，并由从设备接收数据。
3. 主输入，从输出线（MOSI）：用于主设备接收从设备发送的数据。
4. 片选线（SS）：用于选择与主设备通信的特定从设备。
SPI通信是全双工的，意味着主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
通信的过程如下：1. 主设备发送时钟信号给从设备。
2. 主设备通过MOSI线发送数据给从设备。
3. 从设备通过MISO线接收主设备发送的数据。
4. 从设备可以通过MISO线发送数据给主设备。
二、硬件设置在单片机中实现SPI通信，需要根据具体芯片型号和开发板的硬件接口进行设置。
通常需配置以下参数：1. SPI模式：SPI通信有四种模式，根据通信的时钟极性和相位来确定。
要根据所连接的设备要求选择适当的SPI模式。
2. 数据位长度：确定通信中每个数据包的位数。
3. 时钟频率：选择与所连接设备的最大通信频率兼容的时钟频率。
三、代码实现以下是一个示例代码，用于在单片机中实现SPI通信：```c#include <avr/io.h>void SPI_MasterInit(){// 设置引脚方向：SCLK, MOSI和SS作为输出引脚，MISO作为输入引脚DDRB = (1 << DDB5) | (1 << DDB3) | (1 << DDB2);// 使能SPI，并设置为主设备模式，设置时钟频率为fck/4SPCR = (1 << SPE) | (1 << MSTR);}void SPI_MasterTransmit(uint8_t data){// 启动数据传输SPDR = data;// 等待传输完成while (!(SPSR & (1 << SPIF)));}int main(void){// 初始化SPI主设备SPI_MasterInit();// 主设备发送数据SPI_MasterTransmit(0x55); // 发送0x55 return 0;}```以上代码是一个简单的SPI主设备配置和数据发送的示例，具体代码实现需要根据所使用的单片机型号和开发环境进行相应修改。
实验十一单片机之间SPI总线通信实验
实现了两台单片机之间的SPI总线通信，成功传输 了数据。 掌握了SPI总线的通信协议和基本原理。
回顾本次实验成果和不足之处
• 熟悉了单片机的编程和调试过程。
回顾本次实验成果和不足之处
不足
在实验过程中，出现了数据传输错误的情况，需要进 一步排查问题。
对SPI总线的通信速率和稳定性还需要进一步优化。
稳定性测试
通过示波器等工具测试硬件平台 的信号稳定性和噪声水平，确保 硬件平台正常工作。
编写并调试软件代码实现通信功能
软件代码编写
根据SPI总线通信协议和单片机编程 语言规范，编写实现SPI通信功能的 软件代码。
代码调试
通过单步调试、断点设置等方法，对 编写的代码进行逐步调试，确保代码 逻辑正确且能够实现预期的通信功能 。
SPI通信协议
SPI通信协议定义了四种通信模式，包括主模式、从模式、 CPOL和CPHA的不同组合，以满足不同器件之间的通信需 求。
SPI接口电路
SPI接口电路包括主控制器、从控制器、时钟信号线、数 据输入线、数据输出线和片选信号线等部分，用于实现主 从器件之间的数据传输。
单片机之间通信需求
01
02
03
数据传输需求
单片机之间需要进行数据 传输，以实现信息共享、 协同工作等功能。
实时性要求
单片机之间的通信需要满 足一定的实时性要求，以 确保数据传输的准确性和 及时性。
可靠性要求
单片机之间的通信需要具 备一定的可靠性，以避免 数据传输错误或丢失等问 题。
实验目标与意义
实验目标
通过搭建单片机之间的SPI总线通信实验平台，实现两个单片机之间的数据传 输，验证SPI总线通信的可行性和稳定性。
STM32硬件SPI主从通信教程
STM32硬件SPI主从通信教程一、硬件SPI主从通信原理硬件SPI（Serial Peripheral Interface）是一种支持全双工通信的串行通信协议，常用于连接微控制器与外设。
在SPI通信中，主设备控制整个通信过程，发送和接收数据，从设备则根据主设备的控制进行响应。
1.SCK（时钟信号）：用于同步主从设备的数据传输，主设备产生时钟信号控制通信速率。
2.MOSI（主设备发送数据线）：主设备向从设备发送数据的线路。
3.MISO（从设备发送数据线）：从设备向主设备发送数据的线路。
4.NSS（片选信号）：主设备用于选择从设备进行通信的信号。
5.数据寄存器：用于存储传输的数据。
二、硬件SPI主从通信的配置步骤以下是STM32硬件SPI主从通信的配置步骤：1.配置SPI模式和通信速率：选择主从通信模式和时钟速率。
2.配置GPIO引脚：将SPI的SCK、MOSI、MISO和NSS引脚配置为SPI功能。
3.配置SPI控制寄存器：配置SPI的参数，如主从模式、数据大小和时钟相位等。
4.使能SPI和NSS信号：打开SPI和NSS信号，准备开始通信。
5.通过SPI数据寄存器进行数据交换：主设备通过SPI数据寄存器向从设备发送数据，并接收从设备返回的数据。
三、示例代码下面是一个简单的示例代码，展示了如何在STM32中配置和使用硬件SPI主从通信。
```c#include "stm32f4xx.h"void SPI_Init(void)RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;SPI_InitStructure.SPI_Direction =SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Hard;SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 ， GPIO_Pin_6 ，GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_SPI1);GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_SPI1);GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_SPI1);void SPI_SendData(uint8_t data)while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);SPI_SendData8(SPI1, data);while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);SPI_ReceiveData8(SPI1);int main(void)SPI_Init(;while (1)SPI_SendData(0xAA); // 发送数据}```以上示例代码展示了如何将STM32配置为SPI的从设备，并向主设备发送数据。
(单片机原理与应用实验)实验12SPI总线接口
本实验介绍SPI总线接口的工作原理、通信原理、接口电路、数据传输操作、 实验过程，以及可能遇到的问题和解决方法，最后总结实验心得。
SPI总线简介
SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种串行通信协议，用于在微控制器和外部设备之间进 行高速、全双工的数据传输。
实验中可能遇到的问题及解决方法
1 通信错误
检查硬件连接和程序逻辑，确保信号线连接正确，程序没有错误。
2 时序问题
调整时钟频率和时钟相位，保证主设备和从设备之间的时序匹配。
总结和实验心得
通过本次实验，我深入了解了SPI总线的工作原理和通信过程，并掌握了如何 使用SPI总线进行数据传输的方法。这对我今后的嵌入式系统开发有很大帮助。
SPI总线通信原理
SPI总线通过四条信号线进行通信，包括时钟信号、主设备输出（MOSI）信号、主设备输入（MISO） 信号以及片选信号（SS）。数据在通信时通过时钟信号同步传输。
SPI总线接口电路
SPI总线接口通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。主设备控制通信时 序，并发送和接收数据。从设备响应主设备的操作，并进行数据传输。
SPI总线数据传输操作
数据传输过程包括主设备生成时制。
SPI总线实验过程
1
2. 程序编写
2
编写单片机程序以控制SPI总线的数
据传输。
3
1. 实验准备
连接电路，准备实验所需的器件和材 料。
3. 实验测试
进行SPI总线的数据传输测试，观察 结果和信号波形。
spi通信原理
spi通信原理SPI（英文缩写：SerialPeripheralInterface），即串行外围设备接口，是一种常见的外设接口，它是一种位同步总线，允许多个从机和一个主机通过四根线进行数据传输。
它是1980年代由Motorola 公司和Microchip公司共同开发的，它的优点是简单，可靠性高，由于只需要四根线就可以实现数据传输，所以它不会占用很多IO资源，而且电路结构简单，容易实现。
SPI总线结构SPI总线由四根线组成，分别是根据以下表格介绍的线路：名称t说明MOSI（Master Out Slave In）t主机输出从机输入数据线MISO（Master In Slave Out）t主机输入从机输出数据线SCK（Serial Clock）t时钟线，由主机产生CS（Chip Select）t片选线，由从机控制MOSI和MISO线是数据传输的线路，SCK线是时钟信号，由主机产生，而CS线是对从机控制的线路，它由从机控制，确定从机是否处于活动状态。
在SPI通信中，主机可以与一个，也可以与多个从机进行通信，此时需要多个片选线，每条线分别连接一个从机，这样就可以控制哪些从机处于活动状态，与主机通信，以此实现多个从机的通信。
SPI通信过程SPI通信的流程可以总结为以下四个步骤：（1）主机传输片选信号：主机首先使用CS线对从机发出片选信号，表示主机准备与某一从机通信，从机接收到片选信号之后，如果有数据要发送，则准备发送。
（2）主机发送同步信号：当从机准备完毕之后，主机便开始发出时钟信号，用以标识数据传输的速度和方式，而从机则读取此时钟信号，以此来调节自己发送数据的速度和方式。
（3）主机和从机进行数据传输：当时钟信号发完之后，主机和从机开始进行数据传输，主机在MOSI线上发送数据，而从机则在MISO 线上接收数据；若从机有数据要发送，则从机在MOSI线上发送数据，而主机在MISO线上接收数据。
（4）主机断开片选信号：本次数据传输完毕之后，主机必须发出片选断开信号，以此断开连接，从而结束本次SPI通信。
spi协议及工作原理分析
spi协议及工作原理分析SPI（Serial Peripheral Interface）串行外设接口是一种用于在微控制器和外部设备之间进行通信的协议。
它在许多嵌入式系统中被广泛应用，例如存储器芯片、传感器、显示屏、无线模块等。
本文将介绍SPI协议的基本原理和工作方式。
一、SPI协议概述SPI是一种同步的协议，它使用全双工通信方式，数据的传输是通过时钟信号进行同步。
SPI协议要求系统中至少有一个主设备（Master），以及一个或多个从设备（Slave）。
主设备负责发起数据传输请求，从设备负责响应请求并传输数据。
二、SPI协议的硬件连接SPI协议一般使用四根线进行连接：时钟线（SCLK）、主设备输出线（Master Out Slave In，MOSI）、主设备输入线（Master In Slave Out，MISO）和片选线（SS）。
1. SCLK（时钟线）：主设备通过时钟线产生时钟信号，作为数据传输的时间基准。
2. MOSI（主设备输出线）：主设备通过此线将数据发送给从设备。
3. MISO（主设备输入线）：从设备通过此线将数据发送给主设备。
4. SS（片选线）：用于选择对应的从设备。
在传输数据之前，主设备需要通过拉低该线来选择从设备；当传输结束后，主设备会释放该线。
三、SPI协议的工作过程SPI协议的工作过程可以分为四个阶段：时钟极性（CPOL）、时钟相位（CPHA）、传输顺序和数据帧。
1. 时钟极性（CPOL）：指定时钟信号的空闲状态是高电平还是低电平。
在不同的设备中，时钟极性可能有不同的定义，一般有两种方式。
当CPOL为0时，表示空闲状态时钟为低电平；当CPOL为1时，表示空闲状态时钟为高电平。
2. 时钟相位（CPHA）：指定数据采样的时机。
同样有两种定义方式。
当CPHA为0时，数据在时钟信号的上升沿采样；当CPHA为1时，数据在时钟信号的下降沿采样。
3. 传输顺序：SPI协议一般采用全双工通信方式进行数据传输，即主设备同时发出数据并接收从设备的数据。
单片机中的SPI通信原理与实现
单片机中的SPI通信原理与实现SPI通信（Serial Peripheral Interface）是一种常用的串行通信协议，在单片机中广泛使用。
本文将介绍SPI通信的原理和实现方法。
一、SPI通信原理SPI通信采用主从方式，通常由一个主设备和多个从设备组成。
主设备负责控制通信的发起和结束，而从设备则被动地接收和发送数据。
SPI通信基于四根线（时钟、主输出从输入（MOSI）、主输入从输出（MISO）、片选（CS））进行数据传输。
具体步骤如下：1. 主设备通过片选信号选择对应的从设备。
2. 主设备产生时钟信号，控制数据的传输。
3. 主设备将数据通过MOSI线发送给从设备。
4. 从设备将数据通过MISO线返回给主设备。
5. 数据传输完成后，主设备通过片选信号取消对从设备的选择。
SPI通信工作在全双工模式下，即主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
通过时钟信号的同步，确保数据的可靠传输。
二、SPI通信实现方法在单片机中实现SPI通信，需要根据具体的开发平台和编程语言来进行配置和编码。
下面以Arduino为例，介绍SPI通信的实现步骤。
1. 引入SPI库在Arduino IDE中，引入SPI库，并通过include语句告知编译器要使用SPI库函数。
2. 初始化SPI在setup函数中，使用SPI.begin()函数初始化SPI通信，并设置主设备的通信速率（默认为4MHz）和片选引脚。
3. 选择从设备在发送数据之前，通过SPI.beginTransaction()函数选择对应的从设备。
该函数需要传入配置参数，包括通信速率、MSB（Most Significant Bit，最高有效位）、SPI模式等。
4. 发送数据使用SPI.transfer()函数向从设备发送数据，并通过MOSI线传输。
该函数返回从设备传回的数据。
5. 接收数据使用SPI.transfer()函数接收从设备返回的数据，并通过MISO线传输。
spi测试原理
spi测试原理SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行数据通信接口，被广泛应用在嵌入式系统和数字设备中。
本文旨在介绍SPI测试原理，从信号传输、通信协议、测试方法等方面进行阐述。
1. SPI信号传输SPI通过四根信号线进行数据传输，分别为主设备输出（MOSI）、主设备输入（MISO）、时钟（SCLK）和片选（SS）。
其中，MOSI 为主设备向外部设备发送数据的信号线，MISO则相反；SCLK用于驱动数据的时钟信号；片选信号用于选择要与主设备通信的外设。
2. SPI通信协议SPI通信采用主从方式，主设备控制通信的发起和结束。
通信过程中，主设备产生时钟信号（SCLK），并向外设发送数据（MOSI），同时接收来自外设的数据（MISO）。
通信开始时，主设备通过片选信号（SS）选择需要通信的从设备。
SPI的通信方式可分为全双工和半双工两种，全双工模式下，同时进行双向数据传输，而半双工模式下，数据传输只能单向进行。
3. SPI测试方法为了验证SPI设备的功能和性能，可以采用以下测试方法：3.1 时序测试时序测试主要验证SPI信号的时钟频率、协议配置、通信模式等是否符合要求。
通过可编程信号发生器产生标准的时钟信号，同时通过逻辑分析仪获取SPI信号线的波形。
通过对比实际波形与预期波形的差异，可以了解SPI信号传输是否正常。
3.2 功能测试功能测试主要验证SPI设备是否能够正常发送和接收数据。
根据设备的功能要求，设计合适的测试用例，通过主设备向外设发送数据，并验证外设返回的数据是否正确。
测试过程中，需要注意数据的位数、字节序等参数的配置。
3.3 边际测试边际测试用于验证SPI设备在不同环境下的性能稳定性。
通过改变时钟频率、数据传输速率、环境温度等参数，观察SPI设备在边界条件下是否正常工作。
边际测试可以帮助发现设备的潜在问题，并进行针对性的优化。
4. SPI测试工具进行SPI测试时，常用的工具有逻辑分析仪、信号发生器、测试仪器等。
STM32 SPI通信原理及编程步骤
一、简介
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。 SPI 接口一般使用 4 条线通信：
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。
从图中可以看出， 主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的 SPI 串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。寄存器通过 MOSI 信 号线将字节传送给从机，从机也将自己的移位寄存器中的内容通过 MISO 信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写 操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引 发从机的传输。
uint16_t SPI_Direction; uint16_t SPI_Mode; uint16_t SPI_DataSize; uint16_t SPI_CPOL; uint16_t SPI_CPHA; uint16_t SPI_NSS; uint16_t SPI_BaudRatePrescaler; uint16_t SPI_FirstBit; uint16_t SPI_CRCPolynomial; }SPI_InitTypeDef;
1） 配置相关引脚的复用功能，使能 SPI2 时钟 我们要用 SPI2，第一步就要使能 SPI2 的时钟。其次要设置 SPI2 的相关引脚为复用输出，这样才会连接到 SPI2 上否则这些 IO 口还是默认的状 态，也就是标准输入输出口。这里我们使用的是 PB13、 14、 15 这 3 个（ SCK.、 MISO、 MOSI， CS 使用软件管理方式），所以设置这三个为 复用 IO。 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB 时钟使能 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2 时钟使能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 GPIOB 2） 初始化 SPI2,设置 SPI2 工作模式 接下来我们要初始化 SPI2,设置 SPI2 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI2 的时钟频率（最大 18Mhz），以及数据的格式（ MSB 在前还是LSB 在前）。 这在库函数中是通过 SPI_Init 函数来实现的。void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct)；跟其他外设初始化一样，第一个参数是 SPI 标号，这里我们是使用的 SPI2。 下面我们来看看第二个参数结构 体类型 SPI_InitTypeDef 的定义： typedef struct {
第二十篇 SPI与74HC595
第二十篇 SPI与74HC595SPI,全称为Serial Peripheral interface，意思是“串行外围设备接口”，主要应用在：EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器灯。
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：串行时钟线（SCK）、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SSEL。
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）。
传输原理：每个SCK边沿（上升沿或下降沿，需要事先设定），MISO或MOSI会被采样一次，连续八次，就可以传输一个字节。
其接口配置示例如下：下面介绍LPC2000的SPI接口：以LPC2103的SPI0为例：引脚的对应关系为：SCK0——P0.4，MISO0——P0.5，MOSI0——P0.6，SSEL0——P0.7LPC2000的SPI接口的功能模块如下图：图中五个功能分别对应着5个寄存器：SPCR——SPI Control Register，SPI控制寄存器，用于控制SPI的功能SPSR——SPI Status Register，SPI状态寄存器，用于显示当前SPI的状态。
SPDR——SPI Data Register，SPI数据寄存器，用于发送和接收数据，向其写入字节，就会自动发送，接收数据也从它里面取出。
SPCCR——SPI Clock Counter Register，SPI时钟计数器寄存器，用于控制主机SPI总线速率SCK。
Fspi=Fpclk/SPCCRSPINT——SPI Interrupt Flag，SPI中断标志寄存器，包含SPI接口的中断标志。
展开来说,我们会用到：CPHA——SPCR[3]，时钟相位控制位，CPHA=0, 数据在SCK的第一个时钟沿采样；CPHA=1, 数据在SCK的第二个时钟沿采样。
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SPI：高速同步串行口。
3～4线接口，收发独立、可同步进行
SPI的通信原理: 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。
在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。
在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。
最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
SPI协议举例
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；寄存器中的10101010左移一位，后面补入送来的一位未知数x，成了0101010x。
下降沿到来的时候，sdi上的电平将锁存到寄存器中去，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。
举例：
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuff=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
脉冲主机sbuff 从机sbuff sdi sdo
0 10101010 01010101 0 0
1上0101010x 1010101x 0 1
1下01010100 10101011 0 1
2上1010100x 0101011x 1 0
2下10101001 01010110 1 0
3上0101001x 1010110x 0 1
3下01010010 10101101 0 1
4上1010010x 0101101x 1 0
4下10100101 01011010 1 0
5上0100101x 1011010x 0 1
5下01001010 10110101 0 1
6上1001010x 0110101x 1 0
6下10010101 01101010 1 0
7上0010101x 1101010x 0 1
7下00101010 11010101 0 1
8上0101010x 1010101x 1 0
8下01010101 10101010 1 0
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命令准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。