(完整)spi总线协议详细说明

合集下载

SPI协议介绍ppt课件

15
4
内部结构图
SPI总线
5
传输模式
根据时钟极性(CPOL)及相位(CPHA)不同可以组合成4种工作模式：SPI0，SPI1，SP2， SP3.
（1）SPI0：CPOL=0,CPHA=0 （2）SPI1：CPOL=0,CPHA=1 （3）SPI2：CPOL=1,CPHA=0 （4）SPI3：CPOL=1,CPHA=1
6
传输模式
• 时钟极性(CPOL)定义了时钟空闲状态电平，对传输协议没有重大影响。
• CPOL=0：时钟空闲状态为低电平。 • CPOL=1：时钟空闲状态为高电平。
7
传输模式
• 时钟相位(CPHA)定义数据的采样时间。 • CPHA=0：在时钟的第一个跳变沿(上升沿或
下降沿)进行数据采样。 • CPHA=1：在时钟的第二个跳变沿(上升沿或
SPI协议应用
1
主要内容
• SPI总线介绍 • 传输模式 • 时序分析 • SPI特点总结
2
Sபைடு நூலகம்I总线介绍
• SPI接口是Motorola首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式架构，支持多从设备应用，一般只支持单主设备。
• 时钟由主设备控制，数据在时钟脉冲下按位传输，高位在前。
下降沿)进行数据采样。
8
传输模式
9
传输模式
10
传输模式
11
传输模式对比
12
时序分析
13
特点
• 优点：（1）接口简单，利于硬件设计与实现。（2）时钟速度快，且没有系统开销。（3）相对抗干扰能力强，传输稳定。
14
特点
缺点：（1）缺乏流控制机制，无论主器件还是从器

SPI协议解析高速串行通信的协议标准

SPI协议解析高速串行通信的协议标准SPI（Serial Peripheral Interface）是一种高速串行通信协议，被广泛应用于各种数字设备的通信接口传输中。

本文将对SPI协议进行详细解析，介绍其协议标准，以及相关的特性和应用。

I. 介绍SPI协议是一种同步协议，常用于微控制器和外部外设之间的通信。

它通过四根信号线（时钟线、数据线、主从选择线、片选线）实现全双工通信，并且支持多主机和多从机的通信方式。

SPI协议具有高速传输、简单易用、灵活性强等特点，被广泛用于各种应用领域。

II. 协议标准SPI协议的通信规范主要包括以下几个方面：1. 时钟极性与相位SPI协议定义了两种类型的时钟极性和相位设置，分别为CPOL和CPHA。

CPOL用于控制时钟信号的极性，可以是低电平为开始（CPOL=0），或高电平为开始（CPOL=1）。

CPHA用于控制数据采样的时机，可以是时钟信号的上升沿采样（CPHA=0），或下降沿采样（CPHA=1）。

根据不同的设备要求，可以通过组合CPOL和CPHA来实现精确的时序控制。

2. 数据传输顺序SPI协议支持全双工传输，数据通信可以是单向的，也可以是双向的。

数据传输的顺序由设备的主从模式决定，主机先发送数据，然后从机进行响应。

在全双工通信中，数据可以同时双向传输，主机和从机同时发送和接收数据。

3. 主从设备选择SPI协议使用一根主从选择线（SS）来选择通信的主机或从机。

当某个从机被选中时，通过使能该从机的片选线，使其进入工作状态，其他从机则处于非工作状态。

主机可以通过控制主从选择线来选择不同的从机进行通信。

4. 数据帧格式SPI协议的数据传输是以数据帧的形式进行的。

每个数据帧由一个字节（8位）的数据组成，包括发送的数据和接收的数据。

数据帧可以是单向的，也可以是双向的。

5. 传输速率SPI协议支持各种传输速率，可以根据需要进行调整。

传输速率由时钟信号频率决定，可以通过调整时钟频率来达到不同的传输速率。

SPI（SerialPeripheralInterface）协议

SPI（SerialPeripheralInterface）协议SPI是串⾏外设接⼝（Serial Peripheral Interface）的缩写，是Motorola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。

全双⼯：host能与外围从设备之间的发送线和接收线各⾃独⽴，能同时进⾏发送数据和接收数据。

源同步传输⽂章内容SPI介绍SPI协议通信时序详解SPI数据传输⽅式SPI总线优缺点1、SPI介绍应⽤场景SPI协议主要⽤于短距离的通信系统中，特别是嵌⼊式系统：存储器：RAM，EEPROM，Flash等数模转换器：A/D， D/A转换器等驱动接⼝：LED显⽰驱动器，I/O接⼝芯⽚，UART接收器等。

主从模式控制：SPI以主从⽅式进⾏⼯作，这种模式通常包含⼀个master和⼀个或多个slave，需要⾄少4根线（在单向传输时3根也可以），分别为：SDO/MOSI(master output slave input)：主设备数据输出，从设备数据输⼊；SDI/MISO(master input slave output)：主设备数据输⼊，从设备数据输出；SCLK：时钟信号，由主设备产⽣；CS/SS：⽚选信号，主设备控制并⽤于选择与其通信的从设备。

多Slave的SPI协议SPI协议可以操作在⼀个master对应⼀个或者多个slave的条件下，此时有多个CS/SS⽚选信号，但是⼀个时间只能有⼀个⽚选信号有效。

slave的输出端⼝MISO都是三态驱动；⾼电平，低电平和不选中时输出为⾼阻态。

数据交换（data exchanges）SPI设备之间的数据传输称为数据交换⽽不是数据传输。

这是因为SPI设备不能在进⾏数据通信的过程中仅充当transmitter和recieiver的⾓⾊，⽽是在每个时钟周期内，主从SPI设备都会发送1bit⼤⼩的数据，相当于主从设备进⾏了1bit的数据交换。

在数据的传输过程中，每次接收到的数据必须在下⼀次数据传输之前被采样，如果之前接收的数据没有被采样，那么这些已经收到的数据可能被丢弃，导致 SPI 模块最终失效，因此，在程序中，⼀般都会在 SPI 传输完数据之后，去读取 SPI 设备⾥⾯的数据，即使这些数据是在我们程序中是没有⽤的。

SPI总线协议介绍

SPI总线协议介绍⼀、概述 SPI = Serial Peripheral Interface,是串⾏外围接⼝设备，是⼀种⾼速，全双⼯，同步的通信总线。

常规只占⽤四根线，节约了芯⽚管脚，PCB的布局省空间。

优点：⽀持全双⼯，push-pull的驱动性能相⽐open-drain信号完整性更好。

⽀持⾼速（100MHz以上）。

协议⽀持字节长不限于8bits，可根据应⽤特点灵活选择消息字长硬件连接简单。

缺点：相⽐I2C多两根线。

没有寻址机制，只能靠⽚选选择不同设备。

没有从设备接收ACK，主设备对于发送成功与否不得⽽知。

典型应⽤只⽀持单主控相⽐RS232 RS485和CAN总线，SPI传输距离短⼆、硬件结构 SPI总线定义两个及以上设备间的数据通信，提供时钟的设备为主设备Master，接收时钟的设备为从设备Slave；信号定义如下： SCK ：Serial Clock 串⾏时钟 MOSI：Master Ouput，Slave Input 主发从收信号 MISO：Master Input，Slave Input主收从发信号 SS/CS：Slave Select⽚选信号电路连接如下：单个主设备和单个从设备：单个主设备和多个从设备：三、寄存器类型摩托罗拉定义的SPI寄存器包括： SPI Control Register 1 控制寄存器1 SPI Control Register 2 控制寄存器2 SPI Baud Rate Register 波特率寄存器 SPI Status Register(SPISR) 状态寄存器（只读其余均可读可写） SPI Data Register（SPIDR）数据寄存器通过往寄存器中写⼊不同的值，设置SPI模块的不同属性四、SPI传输模式 SPI通信有四种模式，简单地讲就是设置SCLK时钟信号线的那种信号为有效信号通过设置控制寄存器SPICR1中的CPOL和CPHA位，将SPI可以分成四种传输模式时钟极性CPOL，即Clock Polarity，决定时钟空闲时状态电平。

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。

spi 协议

spi 协议SPI协议。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行数据通信协议，通常用于在微控制器和外围设备之间进行通信。

SPI协议是一种全双工、点对点、串行通信协议，它使用四根线进行通信，包括时钟线（SCLK）、数据线（MOSI）、数据线（MISO）和片选线（SS）。

SPI协议的工作原理是通过主从模式进行通信，一个主设备可以连接多个从设备。

在通信过程中，主设备通过时钟线产生时钟信号，控制数据的传输速率，同时通过片选线选择要与之通信的从设备。

从设备在接收到片选信号后，根据时钟信号同步数据的传输，从而实现数据的传输和接收。

SPI协议的通信方式较为灵活，数据传输的速率可以根据具体的应用需求进行调整。

同时，SPI协议的通信是全双工的，主设备和从设备可以同时发送和接收数据，提高了通信效率。

此外，SPI协议的硬件连接简单，只需要四根线即可完成通信，因此在一些资源受限的应用场景中具有一定的优势。

在使用SPI协议进行通信时，需要注意一些问题。

首先，由于SPI协议是一种同步通信协议，主设备和从设备之间的时钟频率需要一致，否则会导致通信错误。

其次，由于SPI协议是一种点对点通信协议，因此在连接多个从设备时，需要合理设计片选信号的分配，避免片选信号的冲突。

最后，SPI协议在传输过程中没有错误检测和纠正机制，因此在一些对通信可靠性要求较高的应用场景中，需要额外考虑数据的校验和重传机制。

总的来说，SPI协议是一种灵活、高效的串行通信协议，适用于在微控制器和外围设备之间进行数据通信。

在实际应用中，需要根据具体的应用需求合理选择通信协议，并结合硬件设计和软件开发进行系统设计。

希望本文对SPI协议有一个清晰的认识，并能够在实际应用中发挥作用。

spi总线协议

spi总线协议SPI总线协议。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种用于在数字集成电路之间进行通信的同步串行通信协议。

它通常用于连接微控制器和外围设备，例如存储器芯片、传感器、显示器和无线模块等。

SPI总线协议具有简单、高效、灵活等特点，因此在许多嵌入式系统中得到广泛应用。

本文将对SPI总线协议的基本原理、通信方式、时序特性以及应用进行介绍。

SPI总线协议基本原理。

SPI总线由四根信号线组成，分别为时钟信号（SCLK）、主设备输出（MOSI）、主设备输入（MISO）和片选信号（SS）。

在SPI总线中，通信的主设备通过SCLK信号产生时钟脉冲，控制数据的传输。

MOSI信号用于主设备向从设备发送数据，MISO信号用于从设备向主设备发送数据。

片选信号用于选择从设备，使得主设备可以与多个从设备进行通信。

SPI总线协议通信方式。

SPI总线协议采用全双工通信方式，即主设备和从设备可以同时发送和接收数据。

通信开始时，主设备通过片选信号选择从设备，并在时钟信号的控制下，通过MOSI信号向从设备发送数据，同时从设备通过MISO信号向主设备发送数据。

通信结束后，主设备通过片选信号取消对从设备的选择，从而完成一次数据传输。

SPI总线协议时序特性。

在SPI总线协议中，数据的传输是在时钟信号的控制下进行的。

通常情况下，数据的传输是在时钟的上升沿或下降沿进行的，具体取决于SPI设备的工作模式。

此外，SPI总线协议还可以通过调整时钟信号的极性和相位来适应不同的外设要求，从而实现更灵活的通信方式。

SPI总线协议应用。

SPI总线协议在各种嵌入式系统中得到广泛应用，例如单片机、嵌入式系统、传感器网络等。

在单片机中，SPI总线协议通常用于连接外部存储器、显示器、通信模块等外围设备。

在嵌入式系统中，SPI总线协议可以用于连接各种外设，实现系统的功能扩展和升级。

在传感器网络中，SPI总线协议可以用于连接各种传感器节点，实现数据的采集和传输。

SPI总线协议介绍

SPI总线协议介绍1.SPI总线协议介绍串行外围设备（接口）(Serial Peripheral Interface,SPI)是一种高速、全双工、同步（通信）总线，常用于（单片机）和E2PROM、FLASH、（实时时钟）、（数字信号）（处理器）等器件之间的通信，它主要是主从方式通信，通常只有一个主机和多个从机。

标准SPI协议有4根线，SCLK(必须存在)，其他三条线(MOSI、MISO、CS)都可以根据实际情况进行删减。

SCLK:（时钟）（信号），由主机产生( 必须存在)MOSI:主机给从机发送指令或数据的通道MISO:主机读取从机的状态或数据的通道CS:从机片选使能信号在同一时刻，主机只能跟一个从机进行通信。

当总线上存在多个从机时，需要进行片选将从机的CS接口电平拉高或拉低。

2.SPI总线寻址模式SPI协议和（I2C）协议一样，数据是从高位到低位依次发送，SPI协议中SCLK在空闲时可以是高电平也可以是低电平。

下面以空闲时，SCLK为高电平举例。

当SCLK出现下降沿即从高电平跳到低电平时，进行数据输出；当SCLK出现上升沿即从低电平跳到高电平时，进行数据采样。

SPI总线寻址模式和I2C协议相比，SPI协议没有开始位、停止位、应答位，规则上简单很多。

SPI协议中SCLK在空闲时可以是高电平也可以是低电平，这其实反映了时钟的极性。

上图中，CPOL=1，CPHA=1 。

CPOL时钟极性：CPOL=0，SCLK空闲时状态为低电平CPOL=1，SCLK空闲时状态为高电平时钟的相位：它决定了什么时候进行数据输出，什么时候进行数据采样。

CPHA时钟相位：CPHA=0，每个周期的第一个跳变沿进行数据采样CPHA=1，每个周期的第一个跳变沿进行数据输出。

SPI总线协议介绍

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总线协议介绍

SPI总线协议介绍一、技术性能SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口，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。

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。

总线结构如下图所示。

二、接口定义SPI接口共有4根信号线，分别是：设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。

（1）MOSI：主器件数据输出，从器件数据输入（2）MISO：主器件数据输入，从器件数据输出（3）SCLK ：时钟信号，由主器件产生（4）/SS：从器件使能信号，由主器件控制三、内部结构四、时钟极性和时钟相位在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。

SPI接口时钟配置心得：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。

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。

五、传输时序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。

五、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。

SPI总线协议

SPI总线协议同步外设接口(SPI)是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，该总线大量用在与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换。

SPI 接口由SDI（串行数据输入），SDO（串行数据输出），SCK（串行移位时钟），CS（从使能信号）四种信号构成，CS 决定了唯一的与主设备通信的从设备，如没有CS 信号，则只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。

通讯时，数据由SDO 输出，SDI 输入，数据在时钟的上升或下降沿由SDO 输出，在紧接着的下降或上升沿由SDI 读入，这样经过8/16 次时钟的改变，完成8/16 位数据的传输。

SPI通信该总线通信基于主-从配置。

它有以下4个信号：MOSI:主出/从入MISO:主入/从出SCK:串行时钟SS:从属选择芯片上“从属选择”(slave-select)的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。

在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。

数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲，摩托罗拉没有定义任何通用SPI的时钟规范。

然而，最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数，CPOL定义SPI串行时钟的活动状态，而CPHA定义相对于SO-数据位的时钟相位。

CPOL和CPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。

数据方向和通信速度SPI传输串行数据时首先传输最高位。

波特率可以高达5Mbps，具体速度大小取决于SPI 硬件。

例如，Xicor公司的SPI串行器件传输速度能达到5MHz。

SPI总线接口及时序SPI总线包括1根串行同步时钟信号线以及2根数据线。

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。

(完整)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总线协议介绍(易懂)

SPI总线协议介绍（易懂）目录CONTENTS•SPI总线协议产生背景•SPI总线协议内容介绍•SPI总线协议总结一、SPI总线协议背景12 SPI是由摩托罗拉(Motorola)公司于1979年开发的全双工同步串行总线，是微处理控制单元(MCU)和外围设备之间进行通信的同步串行端口。

主要应用在EEPROM、Flash、实时时钟(RTC)、数模转换器(ADC)、网络控制器、MCU、数字信号处理器(DSP)以及数字信号解码器之间。

SPI，全称Serial Peripheral Interface，中文意思是串行外部设备接口，是一种全双工、高速、同步的通信总线。

SPI 总线器件可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，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CS3SPI总线术语及定义，如表（1）所示：表（1） SPI总线术语及定义二、SPI总线协议内容1<1>.SPI总线采用主从模式架构，支持多从设备应用，一般只支持单主设备；<2>.当主设备想要和某从设备进行通信时候,主设备需要先向对应从设备的片选线(CS)山发送使能信号(高电平或者低电平,按从设备而定),表示选中该从设备；<3>.时钟由主设备控制，数据在时钟脉冲下按位传输，高位在前；<4>.目前应用中的数据速率可达几Mbps。

2SPI设备之间采用全双工模式通信，是一个主机和一个或者多个从机的主从模式。

主机负责初始化帧，这个数据传输帧可以用于读与写两种操作，片选线可以从多个从机选择一个来响应主机的请求。

如图（1）、图（2）、图（3）和图（4）所示图（1）SPI连接类型首先Master产生时钟，时钟频率小于或等于Slave支持的最大频率；随后Master通过产生时钟信号(SCLK)来控制数据传输，并通过将特定Slave的芯片选择(CS）线拉低来进行通信。

硬件学习之通信协议篇-SPI总线

一、概述SPI：Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口。

是由摩托罗拉在20世纪80年代中期开发的同步串行总线接口规范（带有时钟信号，通过时钟极性和时钟相位来控制采样，即同步传输）。

1、支持半双工、全双工通信模式。

2、没有流控制和应答机制来确认是否接收到数据（UART有校验或流控制）。

3、没有一个固定的传输速率规定，已有器件SPI输出速率达到50Mbps以上（I2C有明确规定速率）。

4、只能板内的短距离传输（RS232、RS485输出距离远）。

5、没有限制传输bit数量，常用的是8bit或9bit。

6、不需要硬件地址（I2C要地址），采用片选。

7、主从模式，一托多。

二、3线和4线模式3线SPI和4线SPI各个模式下信号定义：3线9bit I型接口信号：SCL、CS、SDA3线9bit II型接口信号：SCL、CS、SDO、SDI4线8bit I型接口信号：SCL、CS、DCX、SDA4线8bit II型接口信号：SCL、CS、DCX、SDO、SDI3线9bit2data Lane接口信号：SCL、CS、D0、D1对于3线或4线来区分，并不是信号线的数量，也不是网上说的半双工和全双工，或者数据线数量差异。

3线说的是时钟、片选、数据信号（不管是一根数据线，还是两根数据线），共三种信号。

4线说的是时钟、片选、数据信号、数据或命令控制线（确定发送的是数据还是命令），共4中信号。

三、SPI四种工作模式通过CPOL时钟极性和CPHA时钟相位的搭配来得到四种工作模式：CPOL时钟极性定义的是SCLK时钟线空闲状态时的电平CPOL=0，即SCLK=0，表示SCLK时钟信号线在空闲状态时的电平为低电平，因此有效状态为高电平。

CPOL=1，即SCLK=1，表示SCLK时钟信号线在空闲状态时的电平为高电平，因此有效状态为低电平。

CPHA时钟相位定义的是数据位相对于时钟线的时序（即相位）CPHA=0，即表示输出（out）端在上一个时钟周期的后沿改变数据，而输入（in）端在时钟周期的前沿（或不久之后）捕获数据。

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。

SPI总线详细介绍

工作原理
双线和四线传输模式双线SPI具有双I/O接口，与标准串行闪存设备相比，其传输速率可提高一倍。 MISO和MOSI数据引脚以半双工模式运行，每个时钟周期发送两个位。MOSI线变为IO0，而MISO线变为IO1。四线SPI与双线SPI类似，但吞吐量提高了四倍。添加了两条额外的数据线，每个时钟周期传输4位，数据线为IO0、IO1、IO2和IO3。
菊花链级联方式走线的长度和走线的数量上相较与并联的级联方式有较明显的优势,但是该种级联方式也限制了SPI总线对单个从机设备的读写操作。可以把每个从机看做移位寄存器,在移位脉冲（SCLK）的作用下,串行数据从主机MOSI 输出,经由从机 SDI 管脚移入从机 DCP0，然后由 DCP0 的 SDO 管脚,移入 DPC1 的内部寄存器。
电路设计
layout注意事项
1.串阻靠近发射端放置,如RQA6RQA10靠近PCH;RQA5靠近FLASH 2.信号上过孔允许最大数量7个,一般走不到这么多
3.数据和时钟的走线长度差要求在
500mil以内。
备注：双负载和三负载的情况，在信号线的
4.数据线距5mil以上，时钟和其它两端加串阻，阻值大小默认参考Design
工作原理
传输模式标准传输模式根据时钟极性（CPOL）及相位（CPHA）不同可以组合成4种工作模式：SPI0, SPI1，SPI2，SPI3;其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式（实线表示）
Mode CPOL
0
0
1
0
2
1
3
1
CPHA 0 1 0 1
极性和相位
工作原理
工作原理
0和3这两种模式的相同的地方是都在时钟上升沿采样传输数据，区别这两种方式的简单方法就是看空闲时，时钟的电平状态，低电平为mode 0 ，高电平为 mode 3。

SPI通信协议(SPI总线)学习.doc

SPI通信协议（SPI总线）学习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、协议通信时序详解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(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。

(1)SDO/MOSI –主设备数据输出，从设备数据输入;(2)SDI/MISO –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/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。

2）：需要说明的是，我们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，具体如下：Mode0：CPOL=0，CPHA=0Mode1：CPOL=0，CPHA=1Mode2：CPOL=1，CPHA=0Mode3：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个边沿例如：CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

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。

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。