SPI时序图详解
SPI总线的特点、工作方式及常见错误解答
SPI总线的特点、工作方式及常见错误解答1. SPI总线简介SPI（serial peripheral interface，串行外围设备接口）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。
它用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
它只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯，这四条线是：串行时钟线（CSK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOS I）、低电平有效从机选择线CS。
当SPI工作时，在移位寄存器中的数据逐位从输出引脚（MOSI）输出（高位在前），同时从输入引脚（MISO）接收的数据逐位移到移位寄存器（高位在前）。
发送一个字节后，从另一个外围器件接收的字节数据进入移位寄存器中。
即完成一个字节数据传输的实质是两个器件寄存器内容的交换。
主SPI的时钟信号（SCK）使传输同步。
其典型系统框图如下图所示。
图1 典型系统框图2.SPI总线的主要特点· 全双工；· 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；式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式（实线表示）：· 写冲突保护；.总线竞争保护等。
3.SPI总线工作方式SPI总线有四种工作方图2 SPI0和SPI3方式（实线表示）四种工作方式时序分别为：图3 四种工作方式时序时序详解：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。
bc1.2充电协议时序图
竭诚为您提供优质文档/双击可除bc1.2充电协议时序图篇一：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。
下面为一种情况例举：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sbuffsdisdo---------------------------------------------------000-0101010100101010100---------------------------------------------------10--10101010x101010110111--0010101001010101101---------------------------------------------------20--11010100x010*******21--0101010010101011010---------------------------------------------------30--10101001x101011010131--0010100101010110101---------------------------------------------------40--11010010x010*******41--0101001010101101010---------------------------------------------------50--10100101x101101010151--0010010101011010101---------------------------------------------------60--11001010x011010101061--0100101010110101010---------------------------------------------------70--10010101x110101010171--0001010101101010101--------------------------------------------------- 80--10101010x101010101081--0010101011010101010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时序流程图
SPI 时序流程图 主程序入口（MainP） 写允许命令 （WrenP） 写禁止命令 （WrdiP） 写字节（WrbtP）
CS=1;SO=1 SCK=0;SI=0
SCK=0 CS=0
SCK=0 CS=0
WRBYTE=AddressL
C=1 N
Y
Lcall WriteP
Lcall WriteP SI=0
SI=1
WRBYTE=Byte_Data0
Lcall ReadP SCK=1 CL=CL-1
Lcall WriteP
Lcall ReadP
WRBYTE=Byte_Data1
Lcall ReadP
N CL=0 读字节程序(ReadP) (出口参数：AL)
读页面（RdpgP）
写字节程序(WriteP) (入口参数：AL)
SCK=0 CS=0
SCK=0 CS=0
CL <= 0x08
WRBYTE=02H addressH
WRBYTE=03H addressH SCK=0 C<=AL(msb…lsb)<=0
Lcall WriteP
Lcall WriteP
WRBYTE=AddressL
SCK=0 CS=1
Lcall RdsrP Y WRBYTE.0=0
N AL.0=0
AL.0=1
Lcall Wip_Poll CL=CL-1 AL=AL-1 RET N N AL=0 Y RET RET N CL=0 Y
Lcall WriteP
Lcall WriteP
Lcall WriteP
LPC2103 SPI硬件端口模式时序图
LPC2103 SPI 端口模式时序图详解
方式一方式一：：CPOL=0 CPHA=1 （下降沿驱动下降沿驱动，，上升沿采样上升沿采样））
主机在第一个SCLK 下降沿将数据发送到MOSI ，主机在下降沿输出数据至MOSI ，主机在上升沿采样MISO ；
从机在第一个SCLK 下降沿将数据发送到MISO ，从机在下降沿输出数据至MISO ，从机在上升沿采样MOSI ；
方式二方式二：：CPOL=0 CPHA=0 （上升沿驱动上升沿驱动，，下降下降沿采样沿采样沿采样））
主机在第一个SCLK 下降沿之前将数据发送到MOSI ，主机在上升沿输出数据至MOSI ，主机在下降沿采样MISO ；
从机在第一个SCLK 下降沿之前将数据发送到MISO ，从机在上升沿输出数据至MISO ，从机在下降沿采样MOSI ；
方式三方式三：：CPOL=1 CPHA=0 （下降沿驱动下降沿驱动，，上升沿采样上升沿采样））
主机在第一个SCLK 上升沿之前将数据发送到MOSI ，主机在下降沿输出数据至MOSI ，主机在上升沿采样MISO ；
从机在第一个SCLK 上升沿之前将数据发送到MISO ，从机在下降沿输出数据至MISO ，从机在上升沿采样MOSI ；
方式四方式四：：CPOL=1 CPHA=1（上升沿驱动上升沿驱动，，下降沿采样下降沿采样））
主机在第一个SCLK 上升沿将数据发送到MOSI ，主机在上升沿输出数据至MOSI ，主机在下降沿采样MISO ；
从机在第一个SCLK 上升沿将数据发送到MISO ，从机在上升沿输出数据至MISO ，从机在下降沿采样MOSI ；。
SPI时序图详解
SPI时序图详解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。
图1CPOL是用来决定SCK时钟信号空闲时的电平，CPOL＝0，空闲电平为低电平，CPOL＝1时，空闲电平为高电平。
CPHA是用来决定采样时刻的，CPHA=0，在每个周期的第一个时钟沿采样，CPHA＝1，在每个周期的第二个时钟沿采样。
由于我使用的器件工作在模式0这种时序（CPOL＝0，CPHA＝0），所以将图1简化为图2，只关注模式0的时序。
图2我们来关注SCK的第一个时钟周期，在时钟的前沿采样数据（上升沿，第一个时钟沿），在时钟的后沿输出数据（下降沿，第二个时钟沿）。
首先来看主器件，主器件的输出口（MOSI）输出的数据bit1，在时钟的前沿被从器件采样，那主器件是在何时刻输出bit1的呢？bit1的输出时刻实际上在SCK信号有效以前，比SCK的上升沿还要早半个时钟周期。
bit1的输出时刻与SSEL 信号没有关系。
再来看从器件，主器件的输入口MISO同样是在时钟的前沿采样从器件输出的bit1的，那从器件又是在何时刻输出bit1的呢。
从器件是在SSEL信号有效后，立即输出bit1，尽管此时SCK信号还没有起效。
关于上面的主器件和从器件输出bit1位的时刻，可以从图3、4中得到验证。
图3注意图3中，CS信号有效后（低电平有效，注意CS下降沿后发生的情况），故意用延时程序延时了一段时间，之后再向数据寄存器写入了要发送的数据，来观察主器件输出bit1的情况（MOSI）。
可以看出，bit1（值为1）是在SCK信号有效之前的半个时钟周期的时刻开始输出的（与CS信号无关），到了SCK的第一个时钟周期的上升沿正好被从器件采样。
图4图4中，注意看CS和MISO信号。
我们可以看出，CS信号有效后，从器件立刻输出了bit1（值为1）。
通常我们进行的spi操作都是16位的。
spi工作模式
spi工作模式SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行数据总线，它是一种简单而高效的通信协议，常用于连接微控制器和外部设备，如传感器、存储器、显示屏等。
SPI工作模式是一种全双工的通信模式，它通过四根线进行通信，包括时钟线（SCLK）、数据输入线（MISO）、数据输出线（MOSI）和片选线（SS）。
SPI工作模式的时序图如下所示：在SPI通信中，主设备负责产生时钟信号，并通过片选线选择从设备。
主设备通过MOSI线发送数据给从设备，在同一时钟周期内，从设备也通过MISO线返回数据给主设备。
因此，SPI是一种全双工的通信方式，能够实现双向数据传输。
SPI通信的速度取决于时钟频率和数据传输的位数。
在SPI工作模式中，时钟信号的频率是可调的，可以根据实际需求进行设置。
一般来说，SPI的时钟频率可以达到几十MHz甚至上百MHz，因此具有较高的数据传输速度。
SPI通信的片选线（SS）用于选择从设备。
在多个从设备的情况下，主设备可以通过片选线选择要和其通信的从设备，其他从设备则处于非选中状态。
这样就可以实现多个从设备和一个主设备之间的通信，提高了系统的灵活性和可扩展性。
SPI通信具有较低的硬件成本，因为它只需要四根线就可以实现双向数据传输。
这使得SPI在嵌入式系统中得到广泛应用，例如单片机和外围设备之间的通信、传感器和控制器之间的数据传输等。
总的来说，SPI工作模式是一种简单而高效的通信方式，具有较高的数据传输速度和较低的硬件成本。
它在嵌入式系统中得到了广泛的应用，为微控制器和外部设备之间的通信提供了一种可靠的解决方案。
希望本文对SPI工作模式有所了解，并能在实际应用中发挥作用。
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总线的工作方式及原理详解
SPI总线的工作方式及原理详解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。
图1CPOL是用来决定SCK时钟信号空闲时的电平，CPOL＝0，空闲电平为低电平，CPOL＝1时，空闲电平为高电平。
SPI详解
• spif: SPI interrupt flag， 当接收寄存器满并且发送寄 存器空时， 或者有写冲突发生时，中断标志为1， 如果允许发中断，则会像cpu发起中断请求。 • wcol: Write collision bit， 写冲突位，当发送正在进 行时往发送寄存器里写数据会造成该位置1,CPU要写 入的数据不会写入，CPU如果响应写冲突中断，应 该将wcol位清除。通过写该位将wcol位清除。（请 思考，可否CPU写入时，写入数据） • sprf: treg, SPI receive register满时为1，空时为0。 • spte: rreg, SPI tramsmit register空时为1，满时为0。 cpu可以根据该寄存器的状态得知SPI master的当前 状态，采取相应的读写或者修改状态位的操作。
• 在系统时钟的上升 沿，地址线、数据 线、写信号及片选 信号发生变化，则 发起新的传输。数 据传输的第一个时 钟周期称为SETUP 周期，即如图 所示 的（T2—>T3周期）。 在第二个时钟周期 的上升沿PENABLE 变为高电平，这个 周期称为ENABLE周 期。传输在这个周 期结束后完成， PENABLE信号随之 变低。
Bandwidth 8 8
paddr b00 b 01
8 8 8
b 10 b 10 b 11
spcr
spie spe reserved(0) spmstr cpol cpha spr[1] spr[0]
• • • • • • •
默认值8’h14 spie: SPI interrupt enable bit， 为1时才可以发起中断。 spe: SPI enable bit， 为1时才能工作。 spmstr: SPI master mode bit， 为1时为master 模式。 cpol: clock polarity bit，0，空闲时mater时钟为0；1，为1。 cpha: clock phase(一会我们看时序图） spr: SPI clock rate bit， spr[1:0] decides 串行发送时钟是主时钟的几倍 （周期）
SPI通信协议详解（四）
SPI通信协议详解（四）1.SPI协议简介板卡内不同芯⽚间通讯最常⽤的三种串⾏协议：UART、I2C、SPI，之前写过串⼝协议及其FPGA实现，今天我们来介绍SPI协议，SPI是Serial Perripheral Interface的简称，是由Motorola公司推出的⼀种⾼速、全双⼯的总线协议。
与IIC类似，SPI也是采⽤主从⽅式⼯作，主机通常为FPGA、MCU或DSP等可编程控制器，从机通常为EPROM、Flash，AD/DA，⾳视频处理芯⽚等设备。
⼀般由SCLK、CS、MOSI，MISO四根线组成，有的地⽅可能是：SCK、SS、SDI、SDO等名称，都是⼀样的含义，当有多个从机存在时，通过CS来选择要控制的从机设备。
和标准SPI类似的协议，还有TI的SSP协议，区别主要在⽚选信号的时序上。
2.4线还是3线？当我们谈到SPI时，默认情况下都是指标准的4线制Motorola SPI协议，即SCLK，MOSI，MISO和CS共4根数据线，标准4线制的好处是可以实现数据的全双⼯传输。
当只有⼀个主机和⼀个从机设备时，只需要⼀个CS，多个从机需要多个CS，各数据线的介绍：SCLK，时钟信号，时钟频率即SPI速率，和SPI模式有关MOSI，主机输出，从机输⼊MISO，主机输⼊，从机输出CS，从机设备选择，低电平有效3线制SPI，根据不同的应⽤场景，主要有以下2种类型：只有3根线：SCLK，CS和DI或DO，适⽤于单⼯通讯，主机只发送或接收数据。
只有3根线：SCLK，SDIO和CS，这⾥的SDIO作为双向端⼝，适⽤于半双⼯通讯，⽐如ADI的多款ADC芯⽚都⽀持双向传输。
在使⽤FPGA操作双向端⼝时，作为输⼊时要设置为⾼阻态z。
还有标准SPI协议的升级版，Dual SPI、Quad SPI和QPI等，这些协议不在本⼩节3线/4线制讨论的范围内，⽂章后⾯会提到。
3.4种⼯作模式既然是进⾏数据传输，双⽅就要明确从机在什么时刻去采样主机发出的数据，主机在什么时刻去读取从机发来的数据。
bc1.2充电协议时序图
竭诚为您提供优质文档/双击可除bc1.2充电协议时序图篇一：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。
下面为一种情况例举：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sbuffsdisdo---------------------------------------------------000-0101010100101010100---------------------------------------------------10--10101010x101010110111--0010101001010101101---------------------------------------------------20--11010100x010*******21--0101010010101011010---------------------------------------------------30--10101001x101011010131--0010100101010110101---------------------------------------------------40--11010010x010*******41--0101001010101101010---------------------------------------------------50--10100101x101101010151--0010010101011010101---------------------------------------------------60--11001010x011010101061--0100101010110101010---------------------------------------------------70--10010101x110101010171--0001010101101010101--------------------------------------------------- 80--10101010x101010101081--0010101011010101010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。
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。
【详解】SPI中的极性CPOL和相位CPHA是什么以及如何设置
【详解】SPI中的极性CPOL和相位CPHA是什么以及如何设置版本：2011-08-15作者：crifan联系方式：green-waste (at) 【背景】最近在看关于Silicon Labs的C8051F347的某个驱动中，关于SPI部分初始化的代码，看到其对于SPI的设置为CPOL=1，CPHA=0，对于CPOL及CPHA的含义不了解，想要搞懂，这两个参数到底是什么意思，以及为何要这么设置。
所以才去找了SPI的极性和相位的相关资料，整理如下。
【SPI基础知识简介】设备与设备之间通过某种硬件接口通讯，目前存在很多种接口，SPI接口是其中的一种。
SPI中分Master主设备和Slave从设备，数据发送都是由Master控制。
一个master可以接一个或多个slave。
常见用法是一个Master接一个slave，只需要4根线：SCLK：Serial Clock，（串行）时钟MISO：Master In Slave Out，主设备输入，从设备输出MOSI：Master Out Slave In，主设备输出，从设备输入SS: Slave Select，选中从设备，片选SPI由于接口相对简单（只需要4根线），用途算是比较广泛，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。
即一个SPI的Master通过SPI与一个从设备，即上述的那些Flash，ADC等，进行通讯。
而主从设备之间通过SPI进行通讯，首先要保证两者之间时钟SCLK要一致，互相要商量好了，要匹配，否则，就没法正常通讯了，即保证时序上的一致才可正常讯。
而这里的SPI中的时钟和相位，指的就是SCLk时钟的特性，即保证主从设备两者的时钟的特性一致了，以保证两者可以正常实现SPI通讯。
【SPI相关的缩写或说法】先简单说一下，关于SPI中一些常见的说法：SPI的极性Polarity和相位Phase，最常见的写法是CPOL和CPHA，不过也有一些其他写法，简单总结如下：(1) CKPOL (Clock Polarity) = CPOL = POL = Polarity = （时钟）极性(2) CKPHA (Clock Phase) = CPHA = PHA = Phase = （时钟）相位(3) SCK=SCLK=SPI的时钟(4) Edge=边沿，即时钟电平变化的时刻，即上升沿(rising edge)或者下降沿(falling edge)对于一个时钟周期内，有两个edge，分别称为：Leading edge=前一个边沿=第一个边沿，对于开始电压是1，那么就是1变成0的时候，对于开始电压是0，那么就是0变成1的时候；Trailing edge=后一个边沿=第二个边沿，对于开始电压是1，那么就是0变成1的时候（即在第一次1变成0之后，才可能有后面的0变成1），对于开始电压是0，那么就是1变成0的时候；本文采用如下用法：极性=CPOL相位=CPHASCLK=时钟第一个边沿和第二个边沿【SPI的相位和极性】CPOL和CPHA单独看这张图，的确很难明白具体含义，所以下面会有更详细的解释。
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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。
根据以上分析，一个完整的传送周期是16位，即两个字节。
因为主机首先要发送命令给从机，然后从机根据主机的指令准备数据，所以主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。
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时序图详解-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。
图1CPOL是用来决定SCK时钟信号空闲时的电平，CPOL＝0，空闲电平为低电平，CPOL ＝1时，空闲电平为高电平。
CPHA是用来决定采样时刻的，CPHA=0，在每个周期的第一个时钟沿采样，CPHA＝1，在每个周期的第二个时钟沿采样。
由于我使用的器件工作在模式0这种时序（CPOL＝0，CPHA＝0），所以将图1简化为图2，只关注模式0的时序。
图2我们来关注SCK的第一个时钟周期，在时钟的前沿（上升沿，第一个时钟沿）采样数据，在时钟的后沿（下降沿，第二个时钟沿）输出数据。
首先来看主器件，主器件的输出口（MOSI）输出的数据bit1，在时钟的前沿被从器件采样，那主器件是在何时刻输出bit1的呢？bit1的输出时刻实际上在SCK信号有效以前，比 SCK的上升沿还要早半个时钟周期。
bit1的输出时刻与SSEL信号没有关系。
再来看从器件，主器件的输入口MISO同样是在时钟的前沿采样从器件输出的bit1的，那从器件又是在何时刻输出bit1的呢？从器件是在SSEL信号有效后，立即输出bit1，尽管此时SCK信号还没有起效。
关于上面的主器件和从器件输出bit1位的时刻，可以从图3、4中得到验证。
图3注意图3中，CS信号有效后（低电平有效，注意CS下降沿后发生的情况），故意用延时程序延时了一段时间，之后再向数据寄存器写入了要发送的数据，来观察主器件输出bit1的情况（MOSI）。
可以看出，bit1（值为1）是在SCK信号有效之前的半个时钟周期的时刻开始输出的（与CS信号无关），到了SCK的第一个时钟周期的上升沿正好被从器件采样。
图4图4中，注意看CS和MISO信号。
我们可以看出，CS信号有效后，从器件立刻输出了bit1（值为1）。
通常我们进行的SPI操作都是16位的。
图5记录了第一个字节和第二个字节间的相互衔接的过程。
第一个字节的最后一位在SCK的上升沿被采样，随后的SCK下降沿，从器件就输出了第二个字节的第一位。
图5SPI总线协议介绍（接口定义,传输时序）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。
-------------------------------------------------------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、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。
SPI接口没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
SPI接口时钟配置在主设备这边配置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。
但要注意的是，由于主设备的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。
因此主设备这边SPI时钟极性应该配置为下降沿有效。
又如，下面这段话是摘自LCD Driver IC SSD1289：SDI is shifted into 8-bit shift register on every rising edge of SCK in the order of data bit 7, data bit 6 …… data bit 0.意思是：从设备SSD1289在时钟的上升沿接收数据，而且是按照从高位到低位的顺序接收数据的。