单片机软件模拟SPI接口—加深理解SPI总线协议
基于SPI的总线协议的单片机数据通信
基于SPI的总线协议的单片机数据通信一、介绍单片机是一种集成电路，它集中了处理器、存储器和外设接口等功能。
它在各种计算机和电子设备中广泛应用，例如家电、汽车电子、工业控制等领域。
在设计单片机系统时，数据通信是一个重要的考虑因素。
为了实现单片机之间的数据传输，我们需要选择合适的总线协议。
本文将介绍一种基于SPI的总线协议，以及它在单片机数据通信中的应用。
二、SPI总线协议的基本原理SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，它为单主设备和多从设备之间的通信提供了一种简单而高效的方法。
SPI总线协议需要四根线来实现数据的传输，包括时钟线（SCLK）、数据线（MOSI）、数据线（MISO）和片选线（SS）。
SPI总线协议的传输过程如下：1. 主设备通过将片选线拉低来选中从设备。
2. 主设备通过时钟线控制数据的传输，每个时钟周期传输一个比特。
3. 主设备通过MOSI线发送数据，从设备通过MISO线接收数据。
4. 主设备和从设备之间可以通过片选线的状态切换来进行多从设备的通信。
5. 传输完成后，主设备将片选线拉高，释放从设备。
三、SPI总线协议的优点1. 高速传输：SPI总线协议使用同步通信方式，可以实现高达几十MHz的数据传输速率，适用于高速数据通信。
2. 简单灵活：SPI总线协议的硬件实现简单，只需少量的线路和引脚。
同时，SPI总线协议支持多从设备的通信，可以通过片选线来选择不同的从设备进行通信。
3. 适用范围广：SPI总线协议不仅可以用于单片机之间的通信，还可以用于单片机与其他外设（例如传感器、存储器等）之间的通信。
四、SPI总线协议在单片机数据通信中的应用1. 与外设的通信：单片机通常需要与各种外设进行数据交互，如显示屏、键盘、传感器等。
SPI总线协议可以作为单片机与这些外设之间的通信接口，实现数据的传输和控制。
2. 多从设备的通信：在某些应用场景中，单片机需要与多个从设备进行通信。
使用MCU的GPIO模拟SPI
使用MCU的GPIO模拟SPI在树莓派等单片机（MCU）上，可以使用GPIO模拟SPI（串行外设接口）来与其他设备进行通信。
SPI是一种同步串行数据传输协议，通常用于连接MCU和传感器、显示器、存储器等外设。
以下是使用MCU的GPIO模拟SPI的详细步骤。
1.了解SPI的基本原理：SPI使用四根信号线进行通信，包括时钟（SCLK）、主机输出从机输入（MOSI）、主机输入从机输出（MISO）和片选（SS）。
-SCLK：时钟信号，由主机产生，用于同步数据传输。
-MOSI：主机输出从机输入，主机将数据发送到从机。
-MISO：主机输入从机输出，从机将数据发送到主机。
-SS：片选信号，用于选择从机。
2.确定所需GPIO引脚：根据所连接的设备的要求，选择合适的GPIO引脚作为SCLK、MOSI、MISO和SS。
3. 配置GPIO引脚：在MCU上，使用相应的编程语言和库函数来配置GPIO引脚。
例如，在树莓派上使用Python编程，可以使用RPi.GPIO库进行配置。
4.编写SPI传输函数：编写一个函数来模拟SPI传输。
该函数应包括以下步骤：a.设置SS为低电平，选中从机设备。
b.发送数据比特串：逐位发送MOSI数据，同时接收并保存MISO数据。
c.设置SS为高电平，取消从机设备的选中。
假设我们要发送8位数据，可以使用以下Python代码实现SPI传输函数：```pythonimport RPi.GPIO as GPIOdef spi_transfer(data):GPIO.output(SS, GPIO.LOW) # 选中从机received_data = 0for bit in range(7, -1, -1): # 逐位传输数据#发送MOSI数据GPIO.output(MOSI, (data >> bit) & 0x01)#接收并保存MISO数据received_bit = GPIO.input(MISO)received_data = (received_data << 1) ， received_bit#在SCLK上升沿发送和接收数据GPIO.output(SCLK, GPIO.HIGH)GPIO.output(SCLK, GPIO.LOW)GPIO.output(SS, GPIO.HIGH) # 取消从机选中return received_data```5. 通过调用SPI传输函数与从机通信：在应用程序中，根据需要调用SPI传输函数。
SPI协议及工作原理分析
SPI协议及工作原理分析SPI（Serial Peripheral Interface）是一种基于同步串行通讯方式的通信协议，主要用于在嵌入式系统中连接多种外设，如存储器、传感器、显示器等。
SPI通过定义一系列的信号线路和操作规则，实现了不同设备之间的数据交换。
1.主设备与从设备之间通过多根信号线进行通信。
这些信号线包括：SCLK（串行时钟），MOSI（主设备输出，从设备输入），MISO（主设备输入，从设备输出），SS（片选信号）。
2.主设备为每一个从设备分配一个片选信号，以确定需要与哪个从设备进行通信。
3.通信开始时，主设备先拉低需要与之通信的从设备的片选信号。
然后，主设备向从设备发送数据，并通过MOSI线传输；从设备则通过MISO线将应答数据送回给主设备。
4.通过SCLK线，主设备生成的时钟信号驱动数据的传输。
时钟由主设备控制并为SCLK线提供。
5.一次传输的数据长度是8位，主设备从高位（MSB）开始发送，从设备也从高位开始接收。
传输结束后，主设备将片选信号拉高，与从设备断开连接。
1.高速传输：SPI协议在硬件层面上实现了双向全双工通信，可以同时发送和接收数据，因此传输速度相对较快。
2.灵活性：SPI协议可以支持多主设备和多从设备之间的通信。
每个设备都有独立的片选信号，可以选择与主设备进行通信。
3.简单实现：SPI协议的硬件实现相对简单，只需使用少量的引脚，并且不需要复杂的协议控制器。
4.低成本：SPI协议的硬件成本相对较低，适用于一些对成本敏感的应用场景。
5.可靠性：SPI协议通过硬件的时钟同步，可以提供可靠的数据传输，能够减少数据传输错误和丢失。
总结起来，SPI协议是一种简单、高效、灵活的通信协议，适用于各种嵌入式系统中不同设备的数据交换。
它通过定义一系列的信号线和操作规则，实现了主设备与从设备之间的同步串行通信。
SPI协议的设计使得数据传输效率比较高，并能够实现多个设备之间的并行通信，因此得到了广泛应用。
单片机中的SPI总线通信协议与应用
单片机中的SPI总线通信协议与应用SPI（Serial Peripheral Interface）是一种基于同步通信方式的总线协议，常用于将单片机与外部设备进行数据交互。
本文将介绍SPI总线通信协议的原理和应用。
一、SPI总线通信协议的原理SPI总线通信协议由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备控制通信的发起和传输，而从设备被动接收和回应。
SPI总线通信协议通过四根线（SCLK、MOSI、MISO、SS）实现数据传输和通信控制。
1. SCLK（Serial Clock）线是用来同步主设备和从设备的时钟信号。
主设备通过拉高和拉低SCLK线来控制数据传输的时钟频率以及数据的采样和发送时机。
2. MOSI（Master Out Slave In）线是主设备发送数据给从设备的数据线。
主设备通过拉高和拉低MOSI线来将数据传输给从设备。
3. MISO（Master In Slave Out）线是从设备发送数据给主设备的数据线。
从设备通过拉高和拉低MISO线来将数据传输给主设备。
4. SS（Slave Select）线用于选择从设备。
主设备可以通过拉低相应的SS线来选择与之通信的从设备，从而实现多从设备的控制和数据交互。
SPI总线通信协议的数据传输是全双工的，即主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
主设备通过SCLK线控制数据传输的时钟频率，而MOSI和MISO线相互独立地进行数据传输。
二、SPI总线通信协议的应用SPI总线通信协议广泛应用于各种领域，如数字信号处理、嵌入式系统、通信设备等。
下面将介绍几个常见的应用场景。
1. 存储器扩展许多单片机具有内置的存储器，在容量有限的情况下，可以通过SPI总线连接外部存储器来扩展储存空间。
主设备通过SPI总线的读写操作，将数据存储到外部存储器或者从外部存储器中读取数据。
2. 传感器接口许多传感器都支持SPI总线通信接口，例如加速度传感器、温度传感器等。
51单片机模拟 SPI 总线的方法
51单片机模拟 SPI 总线的方法1 引言SPI（Serial Peripheral Interface--串行外设接口）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或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI）。
由于SPI系统总线一共只需3～4位数据线和控制即可实现与具有SPI总线接口功能的各种I/O器件进行接口，而扩展并行总线则需要8根数据线、8～16位地址线、2～3位控制线，因此，采用SPI总线接口可以简化电路设计，节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线，提高设计的可靠性。
由此可见，在MCS51系列等不具有SPI接口的单片机组成的智能仪器和工业测控系统中，当传输速度要求不是太高时，使用SPI总线可以增加应用系统接口器件的种类，提高应用系统的性能。
2 SPI总线的组成利用SPI总线可在软件的控制下构成各种系统。
如1个主MCU和几个从MCU、几个从MCU 相互连接构成多主机系统（分布式系统）、1个主MCU和1个或几个从I/O设备所构成的各种系统等。
在大多数应用场合，可使用1个MCU作为控机来控制数据，并向1个或几个从外围器件传送该数据。
从器件只有在主机发命令时才能接收或发送数据。
其数据的传输格式是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后。
SPI总线接口系统的典型结构。
当一个主控机通过SPI与几种不同的串行I/O芯片相连时，必须使用每片的允许控制端，这可通过MCU的I/O端口输出线来实现。
但应特别注意这些串行I/O芯片的输入输出特性：首先是输入芯片的串行数据输出是否有三态控制端。
spi总线协议
spi总线协议SPI总线是一种常用的串行通信协议，全称为Serial Peripheral Interface，即串行外围设备接口。
它由Motorola公司在20世纪80年代初提出，并在之后的几十年里得到了广泛应用。
SPI 总线协议利用硬件时序进行通信，因此传输速度较高，被广泛应用于各种嵌入式系统和通信设备中。
SPI总线协议采用一主多从的方式进行通信，其中主设备通过SCLK时钟信号控制数据传输的时序，并通过SS片选信号选择从设备进行通信。
在SPI总线中，每个从设备都有一个对应的片选信号，主设备需要选择某个从设备才能与其进行通信。
数据在传输过程中，通过MOSI主发送、从接收数据，以及MISO主接收、从发送数据，实现双向的数据传输。
SPI总线协议具有以下几个主要特点：1.简单的硬件连接：SPI总线只需要四根线连接，包括SCLK 时钟线、MOSI主发送数据线、MISO主接收数据线和SS从片选信号线。
这种简单的硬件连接使得SPI总线在成本和布线上具有一定的优势。
2.高速的数据传输：SPI总线是同步传输协议，通过时钟信号来控制数据的传输速度。
在SPI总线中，时钟信号的频率可以根据实际需要进行调整，从而实现较高的传输速度。
相比其他串行通信协议，如I2C和UART，SPI总线通常能够提供更高的数据传输速率。
3.可靠的数据传输：由于SPI总线是基于硬件时序的通信协议，所以在数据传输的过程中具有较高的可靠性。
数据传输的时序由主设备控制，从而减少了数据传输过程中产生错误的可能性。
4.灵活的工作模式：SPI总线协议支持多种工作模式，包括全双工、半双工和单工三种。
在全双工模式下，主设备和从设备可以同时进行发送和接收操作；在半双工模式下，主设备和从设备交替进行发送和接收操作；而在单工模式下，只能进行发送或接收操作。
SPI总线协议在各种嵌入式应用中被广泛应用，如存储器、显示屏控制器、传感器等。
同时，SPI总线还可以通过级联的方式连接多个从设备，从而扩展系统的功能。
(完整)spi总线协议详细说明
SPI总线原理与应用篇《电子制作》2008年9月站长原创，如需引用请注明出处大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了使用IIC总线的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将一起学习SPI总线的基本原理与应用实例。
先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作：分别有流水灯，数码管显示，液晶显示，按键开关，蜂鸣器奏乐，继电器控制，IIC总线，SPI 总线，PS/2实验，AD模数转换，光耦实验，串口通信，红外线遥控，无线遥控，温度传感，步进电机控制等等。
主体系统如图1所示，其配套书本教程《单片机快速入门》如图2所示。
图1 51单片机综合学习系统主机部分图片图2 51单片机综合学习系统配套书本教程——《单片机快速入门》上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台，如图1所示，本期实验我们用到了综合系统主机、板载的AT93C46芯片，综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期《电子制作》杂志及后期连载教程介绍。
SPI总线简介SPI总线基本概念SPI ( Serial Peripheral Interface ———串行外设接口) 总线是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术。
SPI总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。
外围设备包括FLASHRAM、A/ D 转换器、网络控制器、MCU 等。
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。
其工作模式有两种：主模式和从模式。
SPI是一种允许一个主设备启动一个从设备的同步通讯的协议，从而完成数据的交换。
也就是SPI是一种规定好的通讯方式。
这种通信方式的优点是占用端口较少，一般4根就够基本通讯了（不算电源线）。
单片机中的SPI总线协议原理及应用研究
单片机中的SPI总线协议原理及应用研究SPI（Serial Peripheral Interface）总线协议是一种串行通信协议，广泛应用于单片机和外部设备之间的数据交换。
本文将介绍SPI总线协议的原理以及其在单片机中的应用研究。
一、SPI总线协议的原理SPI协议被广泛应用于许多IC芯片之间的通信，它使用多线全双工的通信模式，由一个主设备和一个或多个从设备组成。
SPI总线通信的核心是由主设备控制的时序同步传输。
SPI总线协议中，主设备通过四根信号线与从设备通信，分别是：1. SCK（Serial Clock）：时钟信号线，由主设备产生，用于同步数据传输。
2. MOSI（Master Out Slave In）：主设备输出、从设备输入的数据线，主设备将数据发送给从设备。
3. MISO（Master In Slave Out）：主设备输入、从设备输出的数据线，从设备将数据发送给主设备。
4. SS（Slave Select）：从设备选择线，用于选择与主设备进行通信的从设备。
SPI总线协议的通信流程如下：1. 主设备发送一个时钟脉冲，同时将MOSI上的数据发送给从设备。
2. 主设备接收从设备的数据，并同时发送另一个时钟脉冲。
3. 主设备不断重复以上两步操作，直到通信结束。
SPI总线协议使用传输率较高的时钟信号进行同步，因此可以实现较快的数据传输速度。
SPI协议的主要特点包括：1. 全双工通信：主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
2. 时钟同步：通过时钟信号实现主设备和从设备的同步传输。
3. 硬件控制：SPI通信依赖硬件的控制，因此具有很高的可靠性和稳定性。
二、SPI总线协议在单片机中的应用研究SPI总线协议在单片机中广泛应用于各种外设的通信和控制。
下面将介绍一些常见的应用场景。
1. 存储器扩展在许多嵌入式系统中，存储器扩展是很常见的需求。
通过SPI总线协议，主单片机可以与外部存储器芯片进行通信。
例如，可以使用SPI接口连接闪存、EEPROM或SRAM等存储器芯片，实现数据的读写操作。
SPI通信协议(SPI总线)学习
SPI通信协议（SPI总线）学习
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步的、全双工的通信总线，常用于连接微
控制器和外围设备。
SPI总线的通信协议相对简单，有四根信号线组成：SCLK（时钟
信号）、MOSI（主机输出从机输入信号）、MISO（主机输入从机输出信号）和SS （片选信号）。
SPI总线的工作方式如下：
1. 选择从机：主机通过将片选信号（SS）置低来选择要通信的从机。
通常每个从机都
有独立的片选线。
2. 时钟信号：主机通过时钟信号（SCLK）提供同步时钟给从机，控制数据传输的时钟周期。
3. 主机输出从机输入：主机将要发送给从机的数据通过主机输出从机输入信号（MOSI）发送给从机。
数据按照时钟的上升沿或下降沿传输。
4. 主机输入从机输出：从机将要发送给主机的数据通过主机输入从机输出信号（MISO）传输给主机。
数据按照时钟的上升沿或下降沿传输。
5. 数据传输顺序：数据传输是基于时钟信号的，每个时钟周期传输一个位。
主机和从
机按照特定的数据传输格式进行通信，可以是先传输最高有效位（MSB）或最低有效
位（LSB）。
6. 数据传输模式：SPI总线支持多种数据传输模式，如模式0、模式1、模式2和模式3，不同模式下时钟信号和数据传输的相位和极性不同。
7. 传输完成：主机通过将片选信号（SS）置高来结束通信。
SPI总线的优点是简单、高速、低成本，适用于连接多种外设，如传感器、存储器、显示器等。
然而，SPI总线并没有提供错误检测和纠正机制，需要通过其他方式保证数据的可靠性。
(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协议及工作原理分析
SPI协议及工作原理分析一、概述.SPI, Serial Perripheral Interface, 串行外围设备接口, 是 Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术. SPI 总线在物理上是通过接在外围设备微控制器(PICmicro) 上面的微处理控制单元 (MCU) 上叫作同步串行端口(Synchronous Serial Port) 的模块(Module)来实现的, 它允许 MCU 以全双工的同步串行方式, 与各种外围设备进行高速数据通信.SPI 主要应用在 EEPROM, Flash, 实时时钟(RTC), 数模转换器(ADC), 数字信号处理器(DSP) 以及数字信号解码器之间. 它在芯片中只占用四根管脚 (Pin) 用来控制以及数据传输, 节约了芯片的 pin 数目, 同时为 PCB 在布局上节省了空间. 正是出于这种简单易用的特性, 现在越来越多的芯片上都集成了 SPI技术.二、特点1. 采用主-从模式(Master-Slave) 的控制方式SPI 规定了两个 SPI 设备之间通信必须由主设备 (Master) 来控制次设备(Slave). 一个 Master 设备可以通过提供 Clock 以及对 Slave 设备进行片选(Slave Select) 来控制多个 Slave 设备, SPI 协议还规定 Slave 设备的 Clock 由 Master 设备通过 SCK 管脚提供给 Slave 设备, Slave 设备本身不能产生或控制Clock, 没有 Clock 则 Slave 设备不能正常工作.2. 采用同步方式(Synchronous)传输数据Master 设备会根据将要交换的数据来产生相应的时钟脉冲(Clock Pulse), 时钟脉冲组成了时钟信号(Clock Signal) , 时钟信号通过时钟极性 (CPOL) 和时钟相位 (CPHA) 控制着两个 SPI 设备间何时数据交换以及何时对接收到的数据进行采样, 来保证数据在两个设备之间是同步传输的.3. 数据交换(Data Exchanges)SPI 设备间的数据传输之所以又被称为数据交换, 是因为 SPI 协议规定一个SPI 设备不能在数据通信过程中仅仅只充当一个 "发送者(Transmitter)" 或者 "接收者(Receiver)". 在每个 Clock 周期内, SPI 设备都会发送并接收一个 bit 大小的数据, 相当于该设备有一个 bit 大小的数据被交换了.一个 Slave 设备要想能够接收到 Master 发过来的控制信号, 必须在此之前能够被 Master 设备进行访问 (Access). 所以, Master 设备必须首先通过 SS/CS pin 对 Slave 设备进行片选, 把想要访问的 Slave 设备选上.在数据传输的过程中, 每次接收到的数据必须在下一次数据传输之前被采样. 如果之前接收到的数据没有被读取, 那么这些已经接收完成的数据将有可能会被丢弃, 导致 SPI 物理模块最终失效. 因此, 在程序中一般都会在 SPI 传输完数据后, 去读取 SPI 设备里的数据, 即使这些数据(Dummy Data)在我们的程序里是无用的.三、工作机制1. 概述上图只是对 SPI 设备间通信的一个简单的描述, 下面就来解释一下图中所示的几个组件(Module):SSPBUF, Synchronous Serial Port Buffer, 泛指 SPI 设备里面的内部缓冲区, 一般在物理上是以 FIFO 的形式, 保存传输过程中的临时数据;SSPSR, Synchronous Serial Port Register, 泛指 SPI 设备里面的移位寄存器(Shift Regitser), 它的作用是根据设置好的数据位宽(bit-width) 把数据移入或者移出 SSPBUF;Controller, 泛指 SPI 设备里面的控制寄存器, 可以通过配置它们来设置SPI 总线的传输模式.通常情况下, 我们只需要对上图所描述的四个管脚(pin) 进行编程即可控制整个 SPI 设备之间的数据通信:SCK, Serial Clock, 主要的作用是 Master 设备往 Slave 设备传输时钟信号, 控制数据交换的时机以及速率;SS/CS, Slave Select/Chip Select, 用于 Master 设备片选 Slave 设备, 使被选中的 Slave 设备能够被 Master 设备所访问;SDO/MOSI, Serial Data Output/Master Out Slave In, 在 Master 上面也被称为 Tx-Channel, 作为数据的出口, 主要用于 SPI 设备发送数据;SDI/MISO, Serial Data Input/Master In Slave Out, 在 Master 上面也被称为 Rx-Channel, 作为数据的入口, 主要用于SPI 设备接收数据;SPI 设备在进行通信的过程中, Master 设备和 Slave 设备之间会产生一个数据链路回环(Data Loop), 就像上图所画的那样, 通过 SDO 和 SDI 管脚, SSPSR 控制数据移入移出 SSPBUF, Controller 确定 SPI 总线的通信模式, SCK 传输时钟信号.2. Timing.上图通过 Master 设备与 Slave 设备之间交换 1 Byte 数据来说明 SPI 协议的工作机制.首先, 在这里解释一下两个概念:CPOL: 时钟极性, 表示 SPI 在空闲时, 时钟信号是高电平还是低电平. 若CPOL 被设为 1, 那么该设备在空闲时 SCK 管脚下的时钟信号为高电平. 当 CPOL 被设为 0 时则正好相反.CPHA: 时钟相位, 表示 SPI 设备是在 SCK 管脚上的时钟信号变为上升沿时触发数据采样, 还是在时钟信号变为下降沿时触发数据采样. 若 CPHA 被设置为 1, 则 SPI 设备在时钟信号变为下降沿时触发数据采样, 在上升沿时发送数据. 当 CPHA 被设为 0 时也正好相反.上图里的 "Mode 1, 1" 说明了本例所使用的 SPI 数据传输模式被设置成CPOL = 1, CPHA = 1. 这样, 在一个 Clock 周期内, 每个单独的 SPI 设备都能以全双工(Full-Duplex) 的方式, 同时发送和接收 1 bit 数据, 即相当于交换了 1 bit 大小的数据. 如果 SPI 总线的 Channel-Width 被设置成 Byte, 表示 SPI 总线上每次数据传输的最小单位为 Byte, 那么挂载在该 SPI 总线的设备每次数据传输的过程至少需要 8 个 Clock 周期(忽略设备的物理延迟). 因此, SPI 总线的频率越快, Clock 周期越短, 则 SPI 设备间数据交换的速率就越快.3. SSPSR.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.Bus-Width 的作用是指定地址总线到 Master 设备之间数据传输的单位.例如, 我们想要往 Master 设备里面的 SSPBUF 写入 16 Byte 大小的数据: 首先, 给Master 设备的配置寄存器设置Bus-Width 为Byte; 然后往Master 设备的 Tx-Data 移位寄存器在地址总线的入口写入数据, 每次写入 1 Byte 大小的数据(使用 writeb 函数); 写完 1 Byte 数据之后, Master 设备里面的Tx-Data 移位寄存器会自动把从地址总线传来的1 Byte 数据移入 SSPBUF 里; 上述动作一共需要重复执行 16 次.Channel-Width 的作用是指定 Master 设备与 Slave 设备之间数据传输的单位. 与Bus-Width 相似, Master 设备内部的移位寄存器会依据Channel-Width 自动地把数据从 Master-SSPBUF 里通过 Master-SDO 管脚搬运到 Slave 设备里的 Slave-SDI 引脚, Slave－SSPSR 再把每次接收的数据移入Slave-SSPBUF里.通常情况下, Bus-Width 总是会大于或等于 Channel-Width, 这样能保证不会出现因 Master 与 Slave 之间数据交换的频率比地址总线与 Master 之间的数据交换频率要快, 导致 SSPBUF 里面存放的数据为无效数据这样的情况.4. SSPBUF.我们知道, 在每个时钟周期内, Master 与 Slave 之间交换的数据其实都是 SPI 内部移位寄存器从 SSPBUF 里面拷贝的. 我们可以通过往 SSPBUF 对应的寄存器 (Tx-Data / Rx-Data register) 里读写数据, 间接地操控 SPI 设备内部的SSPBUF.例如, 在发送数据之前, 我们应该先往 Master 的 Tx-Data 寄存器写入将要发送出去的数据, 这些数据会被 Master-SSPSR 移位寄存器根据 Bus-Width 自动移入Master-SSPBUF 里, 然后这些数据又会被Master-SSPSR 根据Channel-Width 从Master-SSPBUF 中移出, 通过Master-SDO 管脚传给Slave-SDI 管脚, Slave-SSPSR 则把从 Slave-SDI 接收到的数据移入Slave-SSPBUF 里. 与此同时, Slave-SSPBUF 里面的数据根据每次接收数据的大小(Channel-Width), 通过 Slave-SDO 发往 Master-SDI, Master-SSPSR 再把从Master-SDI 接收的数据移入 Master-SSPBUF.在单次数据传输完成之后, 用户程序可以通过从 Master 设备的 Rx-Data 寄存器读取 Master 设备数据交换得到的数据.5. Controller.Master 设备里面的 Controller 主要通过时钟信号(Clock Signal)以及片选信号(Slave Select Signal)来控制 Slave 设备. Slave 设备会一直等待, 直到接收到 Master 设备发过来的片选信号, 然后根据时钟信号来工作.Master 设备的片选操作必须由程序所实现. 例如: 由程序把 SS/CS 管脚的时钟信号拉低电平, 完成 SPI 设备数据通信的前期工作; 当程序想让 SPI 设备结束数据通信时, 再把 SS/CS 管脚上的时钟信号拉高电平.。
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。
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。
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 0101010010101011 0 1---------------------------------------------------2 0--1 1010100x 01010110 1 02 1--0 1010100101010110 1 0---------------------------------------------------3 0--1 0101001x 10101101 0 13 1--0 0101001010101101 0 1---------------------------------------------------4 0--1 1010010x 01011010 1 04 1--0 1010010101011010 1 0---------------------------------------------------5 0--1 0100101x 10110101 0 15 1--0 0100101010110101 0 1---------------------------------------------------6 0--1 1001010x 01101010 1 06 1--0 1001010101101010 1 0---------------------------------------------------7 0--1 0010101x 11010101 0 17 1--0 0010101011010101 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。
SPI协议详解
SPI协议详解SPI的四种模式是什么，然后你不会，总是会有点尴尬。
读了这篇文章，你会对SPI协议有一定的认识，也会对你的面试有帮助。
协议是为了规范收发双方的，好的协议不仅需要速度的保证，还需要传输稳定，可拓展等等。
#SPI协议简介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转换器等芯片，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主从模式硬件连接如下图4种工作模式波形时序如下图：#协议心得SPI接口时钟配置心得：在主设备配置SPI接口时钟的时候一定要弄清楚从设备的时钟要求，因为主设备的时钟极性和相位都是以从设备为基准的。
因此在时钟极性的配置上一定要搞清楚从设备是在时钟的上升沿还是下降沿接收数据，是在时钟的下降沿还是上升沿输出数据。
但要注意的是，主设备的SDO连接从设备的SDI，从设备的SDO连接主设备的SDI。
从设备SDI接收的数据是主设备的SDO发送过来的，主设备SDI接收的数据是从设备SDO发送过来的，所以主设备这边SPI时钟极性的配置（即SDO的配置）跟从设备的SDI接收数据的极性是相反的，跟从设备SDO发送数据的极性是相同的。
下面这段话是Sychip Wlan8100 Module Spec上说的，充分说明了时钟极性是如何配置的：The 81xx module will always input data bits at the rising edge of the clock, and the host will always output data bits on the falling edge of the clock.意思是：主设备在时钟的下降沿发送数据，从设备在时钟的上升沿接收数据。
单片机中的SPI通信协议详解
单片机中的SPI通信协议详解SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，采用主从式结构，用于在嵌入式系统中实现设备之间的通信。
在单片机中，SPI通信协议被广泛应用于与外设的数据交换和设备控制。
1. SPI通信协议概述SPI通信协议由四根信号线组成，包括主设备输出（MOSI）、主设备输入（MISO）、时钟信号（SCLK）和片选信号（SS）。
其中，MOSI用于主设备向从设备传输数据，MISO用于从设备向主设备传输数据，SCLK用于同步主从设备的时钟，SS用于选择从设备。
2. SPI通信协议的传输方式SPI通信协议有两种传输模式，分别是全双工模式和半双工模式。
（1）全双工模式：主设备和从设备可以同时进行数据的发送和接收。
主设备通过MOSI将数据发送至从设备的MISO，同时从设备通过MISO将数据发送至主设备的MOSI。
这种模式下，同步时钟信号由主设备提供。
（2）半双工模式：主设备和从设备在同一时间段内只能进行数据的发送或接收。
主设备通过MOSI将数据发送至从设备的MISO，然后通过MISO将数据发送至主设备的MISO。
然后从设备向主设备发送数据的过程相同。
3. SPI通信协议的时序图SPI通信协议的时序图如下所示：```CPOL = 0 CPOL = 1------------------- -------------------| | | || Idle State | | Idle State || | | |------------------- -------------------| | | || | | |_______| |__________________| |_________Master | Slave | MasterData Send/Rec | Data Rec/Send | Data Send/Rec```其中，CPOL（Clock Polarity）和CPHA（Clock Phase）是SPI通信协议中的两个重要参数。
spi总线协议
spi总线协议SPI（Serial Peripheral Interface）总线协议是一种用于在多个芯片之间进行通信的串行通信协议。
它是针对短距离通信，高速数据传输和简单控制信号交互而设计的。
SPI总线协议广泛应用于嵌入式系统中，特别是在连接存储器、传感器、外设以及其他硬件设备时。
SPI总线协议的设计旨在提供一种灵活而高效的通信解决方案。
它使用一组由主设备和从设备共享的信号线，并采用全双工的通信方式。
在SPI总线上，数据传输是以位为单位进行的，主设备通过时钟信号来同步从设备的响应。
SPI总线协议通常使用四根线来传输数据：时钟线（SCK），主设备输出信号（MOSI），主设备输入信号（MISO）以及片选信号（SS）。
SPI总线协议的工作方式如下：首先，主设备通过片选信号选择要与其通信的从设备，在从设备中，可以有多个设备共享同一根片选信号。
然后，主设备通过时钟线同步数据传输的速度，并在MOSI线上发送数据。
同时，从设备通过MISO线将响应数据发送回主设备。
通过这种方式，主设备和从设备之间实现了双向的、同步的数据传输。
SPI总线协议的特点之一是其高速性能。
由于SPI总线使用并行传输方式，数据可以在一个时钟周期中同时传输多个位，从而实现了高速的数据传输。
另外，SPI总线还具有较低的延迟和较低的功耗，使其成为一种适用于高性能嵌入式系统的通信解决方案。
在使用SPI总线协议进行通信时，需要对从设备进行配置。
从设备的配置通常包括设置传输模式、时钟频率和数据位顺序等参数。
SPI总线协议支持多种传输模式，如主设备模式和从设备模式等。
主设备模式下，主设备发出时钟信号并控制通信过程；从设备模式下，从设备接收时钟信号并进行响应。
时钟频率的选择取决于设备之间的距离和通信需求，较短的距离和较高的速率可以实现更高的传输速度。
数据位顺序指定了数据的传输顺序，可以是最高有效位（MSB）优先或最低有效位（LSB）优先。
尽管SPI总线协议有许多优点，但它也存在一些限制。
单片机软件模拟SPI接口的解决方案
单片机软件模拟SPI接口的解决方案
蔡向东
【期刊名称】《信息技术》
【年(卷),期】2006(30)6
【摘要】SPI接口是一种同步串行通讯接口,具备SPI接口的外围芯片十分丰富,应用非常广泛.但是,具备SPI接口的单片机种类较少.介绍了一种基于单片机的模拟SPI接口的方法,使没有SPI接口的单片机扩展带有SPI接口的外围芯片成为现实.【总页数】3页(P134-135,145)
【作者】蔡向东
【作者单位】哈尔滨理工大学自动化学院,哈尔滨,150080
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
【相关文献】
1.基于C8051F060单片机SPI接口的CAN中继器设计 [J], 王红亮;田帅帅
2.单片机I2C总线和SPI接口总线复用方法研究 [J], 房向荣
3.基于AVR单片机的SPI接口设计与实现 [J], 杨启帆;赵腊才
4.嵌入式家庭网关中SPI接口的软件模拟 [J], 黄布毅;童志文;陈晓雷
5.基于AVR单片机的SPI接口的实现 [J], 王宗刚;潘峥嵘
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