一文读懂SPI串行外设接口
SPI接口详解
SPI接口详解SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口）是由Motorola公司开发，用来在微控制器和外围设备芯片之间提供一个低成本、易使用的接口（SPI有时候也被称为4线接口）。
这种接口可以用来连接存储器（存储数据）、A/D转换器、D/A转换器、实时时钟日历、LCD 驱动器、传感器、音频芯片，甚至其他处理器。
支持SPI的元件很多，并且还一直在增加。
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。
与标准的串行接口不同，SPI是一个同步协议接口，所有的传输都参照一个共同的时钟，这个同步时钟信号由主机（处理器）产生，接收数据的外设（从设备）使用时钟来对串行比特流的接收进行同步化。
可能会有许多芯片连到主机的同一个SPI接口上，这时主机通过触发从设备的片选输入引脚来选择接收数据的从设备，没有被选中的外设将不会参与SPI传输。
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主要使用4个信号：主机输出/从机输入（MOSI）、主机输入/主机输出（MISO）、串行SCLK或SCK和外设芯片（CS）。
有些处理器有SPI接口专用的芯片选择，称为从机选择（SS）。
（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。
在多个从器件的系统中,每个从器件需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。
MOSI信号由主机产生，从机接收。
在有些芯片上，MOSI只被简单的标为串行输入（SI），或者串行数据输入（SDI）。
SPI--Serial Peripheral Interface,串行外围设备接口,讲解
SPI--Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口，是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。
I2C--INTER-IC串行总线的缩写，是PHILIPS公司推出的芯片间串行传输总线。
它以1根串行数据线（SDA）和1根串行时钟线（SCL）实现了双工的同步数据传输。
具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。
在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。
SPI和IIC是2种不同的通信协议，现在已经广泛的应用在IC之间的通信中。
并且不少单片机已经整和了SPI和IIC的借口。
但像51这种不支持SPI和IIC的单片机，也可以用模拟时钟的工作方式进行SPI和IIC的通信的。
IIC 接口的协议里面包括设备地址信息，可以同一总线上连接多个从设备，通过应答来互通数据及命令。
但是传输速率有限，不能实现全双工，不适合传输很多的数据。
SPI 有3线跟4线两种，4线的话，就是多了一条叫SDC的线，用来告知从设备现在传输的是数据还是指令。
这个接口较快，可以传输较连续的数据。
SPI要想连接多个从设备，就需要给每个从设备配备一根片选信号。
如果要可以实现全双工，也是需要多加一根数据线。
SPI总线比IIC总线的速度快！IIC总线比SPI总线通讯线少！什么是I2C总线2008-04-15 22:53I2C(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。
I2C总线产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。
例如管理员可对各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。
可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。
DSP课件-SPI串行外设接口
传输速率较很高，可达75M×16=1200Mbps 信号线多（DB8/16，AB等） 限用于板级扩展外设的输入/输出接口。
4
SPI模块的特点与信号
F281x包含一个四线制SPI接口，可工作于全双工模式 数据长度：1～16位可编程 波特率：126种可编程 可同时进行发送和接收操作
SPI中断使能位（SPICTL.0）：1－使能中断，0－禁止中断 当中断使能置位，且满足中断条件时，产生相应的中断。 SPI中断标志位（SPISTS.6）：只读，由硬件设置。 指示SPI接收器中已经存放字符可以被读取或已完成指定长度的数据发送。 该位置位时已接收数据送入SPIRXBUF，当DSP读SPIRXBUF中的数据后 自动清除中断标志。
SPICCR.3~SPICCR.0确定了字符的位数（1～16）； 当数据写入SPIDAT和SPITXBUF寄存器时必须左对齐； 当数据从SPIRXBUF读取时，必须是右对齐； SPIRXBUF中包含最新接收的字符，以及上次接收且已移位到左边的位。 例1：发送数据长度为1，SPIDAT当前值为737BH，数据格式见下图。
讲授人：奚伯齐 Email： 2015dsp@ 密码：2015dsp
SPI串行外设接口
Serial Peripheral Interface（SPI） 1 SPI模块概述 2 SPI的工作原理 3 通过SPI接口扩展外设 4 软件编程举例
2
1 SPI模块概述
SPI与SCI有什么区别？
两种工作方式：主/从工作方式 4种时钟模式：由极性和相位控制 接口方式：中断或查询
4个外部引脚 只能以 16位方 式访问
12个寄存器
同步时钟
5
模 块 框 图
串行外设接口 (SPI)
SPIx 串行接口由 4 个引脚组成：
• SDIx：串行数据输入 • SDOx：串行数据输出 • SCKx：移位时钟输入或输出 • SSx/FSYNCx：低电平有效从选择或帧同步 I/O 脉冲
可将 SPIx 模块配置为使用 2、3 或 4 个引脚进行工作。在 3 引脚模式下，不使用 SSx。在 2 引脚 模式下，不使用 SDOx 和 SSx。
—
—
—
—
—
bit 15
bit 8
U-0
R/C-0
U-0
U-0
U-0
—
SPIROV
—
—
—
bit 7
U-0
R-0
R-0
—
SPITBF
SPIRBF
bit 0
图注： R = 可读位 -n = POR 时的值
C = 可清零位 W = 可写位 1 = 置1
U = 未实现位，读为 0 0 = 清零
x = 未知
bit 15
图 18-1 给出了该模块的框图。
图 18-1：
SPI 模块框图
SCKx SSx
SDOx SDIx
同步 控制
控制 时钟
移位控制
选择 边沿
bit 0 SPIxSR
1:1 至 1:8 辅助
预分频器
1:1/4/16/64 主预分频器
FCY
SPIxCON1<1:0> SPIxCON1<4:2> 使能主时钟
传输
目录
第 18 章 串行外设接口 （SPI）
本章包括下列主题：
18.1 简介 ............................................................................................................................. 18-2 18.2 SPI 寄存器 .................................................................................................................. 18-3 18.3 工作模式 ...................................................................................................................... 18-9 18.4 主模式时钟频率 ......................................................................................................... 18-24 18.5 使用 DMA 的 SPI 操作 ............................................................................................... 18-25 18.6 节能模式下的操作 ..................................................................................................... 18-28 18.7 与 SPI 模块相关的特殊功能寄存器 ............................................................................ 18-29 18.8 相关应用笔记 ............................................................................................................ 18-30 18.9 版本历史 .................................................................................................................... 18-31
嵌入式串行外设接口(SPI)全解
8
数据寄存器
SPI发送数据寄存器（SPTDATn） 发送数据寄存器中存放待SPI口发送的数据。
寄存器 SPTDAT0 SPTDAT1 地址 0x59000010 0x59000030 读/写状态 R/W R/W 功能描述 SPI0发送数据寄存器 SPI1发送数据寄存器 复位值 0x00 0x00
SPI接收数据寄存器（SPRDATn） 接收数据寄存器中存放SPI口接收到的数据。
寄存器 SPTDAT0 SPTDAT1 地址 0x59000014 0x59000034 读/写状态 R R 功能描述 SPI0接收数据寄存器 SPI1接收数据寄存器 复位值 0x00 0x00
9
SPI引脚控制寄存器（SPPINn）
接收移位寄存器1
引脚控制逻辑 1
发送1
PCLK
8位分频器 1 预分频器1 状态寄存器 1
REDY DCOL MULF
SPI Clock 主设备 CPOL CPHA
Clock 时钟逻辑 1
SPICLK 1 时钟
nSS 1
从设备
片选
INT0 / INT1 REQ0 / REQ1 ACK0/ ACK1
APB 1/F 1 (INT DMA 1)
当一个SPI系统被允许时，nSS之外的引脚的数据传输方向都由 SPCONn的MSTR位控制，nSS引脚总是输入。 当SPI是一个主设备是，nSS引脚用于检测多主设备错误（如果 SPPIN的ENMUL位被使能），另外还需要一个GPIO 来选择从 设备。 如果SPI被配置为从设备，nSS引脚用来被选择为从设备。
6
SPI控制寄存器（SPICONn）
寄存器 SPCON0
SPCON1
第十一章 串行外设接口SPI
11.4.3 SPI主模式
2.数据发送 当写入数据至发送缓冲器时，发送过程开始。在发送第一个数据位时， 数据字被并行地(通过内部总线)传入移位寄存器，而后串行地移出到 MOSI脚上； MSB在先还是LSB在先，取决于SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST 位的设置。数据从发送缓冲器传输到移位寄存器时TXE标志将被置位，如 果设置了SPI_CR1寄存器中的TXEIE位，将产生中断。
11.1.2 单机和多机通信
2.多主机通信 SPI双主机多从机通信系统链接退如图所示。
当SPI设置为主机是，MISO是主机数据输入端，MOSI是主机数 据输出端，SCK是主机时钟输出端。当SPI设置为从机时，则反 之。NSS用于选择允许接收主机时钟和数据的从机。传输前NNS 必须为低并保持。主机的NSS必须保持高电平。
11.4.4 SPI从模式
2.数据发送 在写操作中，数据字被并行地写入发送缓冲器。当从设备收到时钟信号， 并且在MOSI引脚上出现第一个数据位时，发送过程开始(此时第一个位被发 送出去)。余下的位(对于8位数据帧格式，还有7位；对于16位数据帧格式 ，还有15位)被装进移位寄存器。当发送缓冲器中的数据传输到移位寄存器 时， SPI_SP寄存器的TXE标志被设置，如果设置了SPI_CR2寄存器的TXEIE 位，将会产生中断。
一旦传输开始，如果下一个将发送的数据被放进了发送缓冲器，就 可以维持一个连续的传输流。在试图写发送缓冲器之前，需确认TXE标志 应该为’1’。
11.4.4 SPI从模式
在从模式下，MOSI引脚是数据输入，MISO引脚是数据输出。 SCK引脚用于 接收从主设备来的串行时钟。SPI_CR1寄存器中BR[2:0]的设置不影响数据 传输速率。 1.配置步骤 1)设置DFF位以定义数据帧格式为8位或16位。 2)选择CPOL和CPHA位来定义数据传输和串行时钟之间的相位关系。为保证 正确的数据传输，从设备和主设备的CPOL和CPHA位必须配置成相同的方式 。 3)帧格式(SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位定义的”MSB在前”还是”LSB在 前”)必须与主设备相同。 4)硬件模式下(参考从选择(NSS)脚管理部分)，在完整的数据帧(8位或16 位)传输过程中，NSS引脚必须为低电平。在NSS软件模式下，设置SPI_CR1 寄存器中的SSM位并清除SSI位。 5)清除MSTR位、设置SPE位(SPI_CR1寄存器)，使相应引脚工作于SPI模式 下。
串行外设接口SPI
SPI波特率寄存器(SPI1BR)
数据位 定义 复位
D7 0 0 D6 SPPR2 0 D5 SPPR1 0 D4 SPPR0 0 D3 0 0 D2 SPR2 0 D1 SPR1 0 D0 SPR0 0
D6～D4—SPPR[2:0]为SPI波特率预分频系数 D2～D0—SPR[2:0]为SPI波特率系数源自D1SPISWAI 0
D0
SPC0 0
复位
第7、6、5和2位无效，总为0 D4—MODFEN为主模式故障功能使能 D3—BIDIROE为双向模式输出使能—双向模式由SPI管脚控制0 （SPC0=1）使能时，BIDIROE决定SPI数据输出驱动器是否被使能 为单个双向SPI I/O管脚 D1—SPISWAI为SPI停止在等待模式中 D0—SPC0为SPI管脚控制0。SPC0位用于选择单线双向模式
CPHA=0，CPOL=0时的数据/时钟时序图
CPHA=0，CPOL=1时的数据/时钟时序图
CPHA=1，CPOL=0时的数据/时钟时序图
CPHA=1，CPOL=1时的数据/时钟时序图
8.1.4
模拟SPI
对于不带SPI串行总线接口的MCU来说，可以使用软 件来模拟SPI的操作。举例说明，我们可以使用三个 普通I/O口，分别定 义为pin_SPSCK、pin_MISO、 pin_MOSI来模拟SPI器件的SPSCK、MISO、MOSI
SPI寄存器简介
偏移地址
寄存器名称与缩写
基本功能
配置SPI的基本操作模式(中断 使能、系统使能、发送中断使 能、主从模式、时钟相位、时 钟极性等) 主模式故障功能使能、双向模 式输出 为SPI主机设定预定位速率分频 因子 返回SPI的状态 读取该寄存器将返回从接收数 据缓冲器中读取的数据。写该 寄存器将会把数据写入发送数 据缓冲器
《串行外设接口SPI》课件
目录
• SPI接口概述 • SPI接口工作原理 • SPI接口硬件设计 • SPI接口软件编程 • SPI接口调试与测试 • SPI接口应用实例
01
SPI接口概述
SPI接口定义
SPI，全称为Serial Peripheral Interface，即串行外设接口，是
被片选的从设备的片选引脚。
04
SPI接口软件编程
SPI接口初始化设置
1 2 3
初始化流程
介绍SPI接口的初始化步骤，包括时钟配置、模 式选择、数据位宽、从设备选择等。
SPI模式选择
解释SPI的四种工作模式（模式0、模式1、模式2 、模式3）以及如何根据应用需求选择合适的模 式。
数据传输顺序
说明SPI数据传输的顺序，包括MSB（最高位） 和LSB（最低位）的顺序以及如何通过配置进行 更改。
一种同步串行通信协议。
它主要用于微控制器和外设之间 的通信，如EEPROM、ADC、
DAC等。
SPI接口通过四根线实现通信： SCK（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）和
NSS（片选）。
SPI接口特点
01
02
03
04
高速通信
SPI接口支持高速数据传输， 最高可达几十Mbps。
高速数据传输
SPI接口的数据传输速度较快，可以满足无线通信设备之间实时数据 传输的需求。
THANKS
感谢观看
详细描述
在选择SPI接口芯片时，需要根据实际需求进行评估。例如，如果需要高速通信 ，可以选择具有高速模式的芯片；如果对功耗有严格要求，可以选择低功耗模式 的芯片。此外，还需要考虑芯片的供应商、价格等因素。
第7.1节 串行外设接口(SPI)
第7章DSP片上串行通信外设7.1 串行外设接口（SPI）7.1.1 SPI模块概述串行外设接口（SPI）是一个高速同步的串行输入/输出接口，通常用于DSP与外设或其他处理器之间的通信。
SPI可采用主/从模式实现多处理器通信，典型的应用包括扩展I/O、移位寄存器、显示驱动器、模数转换器（ADC）等器件的外设拓展。
SPI与CPU接口如图7-1所示（1）SPI模块特点：●SPISOMI：SPI从输出/主输入引脚。
●SPISIMO：SPI从输入/主输出引脚。
● ：SPI从发送器使能引脚。
●SPICLK：SPI串行时钟引脚。
●两种操作模式：主控制模式和从控制模式。
●波特率：125种可编程波特率，最大波特率受限于SPI引脚I/O缓冲器最大速度。
●数据字长：1~16位。
●4种时钟模式：无相位延时的下降沿、有相位延时的下降沿、无相位延时的上升沿、有相位延时的上升沿。
●同步接收和发送（发送功能可通过软件屏蔽）。
●通过中断或查询方式实现发送和接收操作。
●12个SPI模块控制寄存器，起始地址位于0x7040H。
●增强特点：16级发送/接收FIFO；延时发送控制。
（2）SPI模块结构框图图7-2是SPI工作于从模式时的结构框图2. SPI模块信号概述信号名称功能描述外部信号SPICLK SPISIMO SPISOMI SPISTE SPI时钟；SPI从入，主出；SPI从出，主入；SPI从发送使能。
控制信号SPI ClockRateLSPCLK 中断信号SPIRXINT SPITXINT 非FIFO模式下，作为发送中断/接收中断（作为SPI INT使用）；FIFO模式下的接收中断。
FIFO模式下的发送中断。
1. SPI操作介绍SPI可以工作于主控制器模式也可以工作于从控制器模式。
图7-3介绍了两个控制器（一主一从）间的SPI通信典型连接。
1. SPI操作介绍SPI接口有3种可以使用的发送数据方式：●主控制器发送数据，从控制器发送伪数据；●主控制器发送数据，从控制器发送数据；●主控制器发送伪数据，从控制器发送数据。
SPI协议串行外设接口协议的解析
SPI协议串行外设接口协议的解析SPI（Serial Peripheral Interface）协议是一种串行外设接口协议，常用于在微控制器和外部设备之间进行数据通信。
本文将对SPI协议的基本原理、通信格式以及常见应用进行解析。
一、SPI协议概述SPI协议是一种同步的全双工通信协议，其核心思想是通过使用四根线（片选信号、时钟、输入数据、输出数据）来实现设备之间的通信。
SPI可以同时支持单主机和多从机的通信方式，能够实现高速数据传输，并且相对简单易用。
二、SPI工作原理SPI工作在主-从模式下，一个主设备可以与一个或多个从设备进行通信。
SPI协议中的主设备控制时钟信号，指示数据传输的开始和结束，从设备根据时钟信号来读取或写入数据。
SPI通信时，主设备通过选择片选信号来选择要与其通信的从设备。
三、SPI通信格式1. 时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）：SPI通信协议的时钟极性和相位可以根据设备的要求进行设置，以适应不同设备的通信模式。
CPOL定义了在空闲状态下（时钟未激活）时钟信号的电平，高电平或低电平；CPHA定义了数据采样的时机，以时钟的上升沿还是下降沿为准。
2. 数据位顺序：SPI通信中数据传输的位顺序可以是LSB（Least Significant Bit，最低有效位）或MSB（Most Significant Bit，最高有效位）。
3. 传输速度：SPI通信的速度由主设备的时钟频率控制，可以根据从设备的要求和系统的稳定性来进行设置。
四、SPI应用场景SPI协议广泛应用于各种外设和传感器之间的通信，以下是几个常见的应用场景：1. 存储器芯片：SPI协议被广泛应用于存储器芯片（如Flash和EEPROM）和微控制器之间的通信，实现数据的读写操作。
2. 显示模块：很多液晶屏和OLED显示模块都采用SPI协议与主控制器进行通信，传输图像数据和命令。
3. 传感器：许多传感器（如温度传感器、加速度传感器等）通过SPI协议与控制器进行数据传输，实现实时数据采集和处理。
SPI协议串行外设接口协议的特点与使用
SPI协议串行外设接口协议的特点与使用SPI（Serial Peripheral Interface）协议是一种串行外设接口协议，广泛应用于数字通信、嵌入式系统和电子设备等领域。
本文将重点介绍SPI协议的特点和使用方法。
一、SPI协议的特点SPI协议具有以下几个特点：1. 高速全双工传输：SPI协议支持全双工通信，主设备和从设备可以同时进行收发数据，提供了高效的数据传输能力。
2. 多设备串联：SPI协议支持多个从设备与一个主设备之间的串联连接。
每个从设备都有一个片选信号，主设备通过控制片选信号来选择与之通信的从设备，从而支持与多个从设备的通信。
3. 硬件实现简单：SPI协议的实现只需要少量的硬件资源，常用的器件如微控制器、存储器、传感器等晶片都具备SPI接口，这使得SPI 协议应用非常广泛。
4. 高灵活性的传输模式：SPI协议支持多种传输模式，可以通过调整时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）来配置传输模式。
这使得SPI协议可以适应不同的连接设备和通信要求。
5. 简单可靠的通信协议：SPI协议的通信方式相对简单，在时序控制方面具有可靠性和稳定性，能够保证数据的可靠传输。
二、SPI协议的使用方法在使用SPI协议时，需要注意以下几个步骤：1. 确定SPI主从模式：在SPI通信中，需要确定主设备和从设备的角色。
主设备负责发起通信，并控制片选信号选择与之通信的从设备；从设备则根据主设备的指令响应数据。
2. 配置时钟频率和传输模式：根据从设备的要求或通信距离，可以设置合适的时钟频率和传输模式。
时钟频率决定了SPI通信的速度，而传输模式则决定了数据采样和发送的时机。
3. 设置数据格式：SPI协议支持多种数据格式，包括位数、数据字节序等。
根据具体设备的要求，设置合适的数据格式以确保正确的数据传输。
4. 控制片选信号：SPI协议通过片选信号来选择与之通信的从设备。
在通信过程中，主设备通过控制片选信号来选择某个从设备进行通信，其他从设备则保持不选中状态。
SPI及其接口介绍
一、SPI接口简介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。
SPI有三个寄存器分别为：控制寄存器SPCR，状态寄存器SPSR，数据寄存器SPDR。
外围设备FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D 转换器(如图一所示)和MCU等。
图一、ADC中的SPI二、SPI接口一个典型的SPI模块的核心部件是一个8位的移位寄存器和一个8位的数据寄存器SPIDR。
通过SPI进行数据传送的设备有主SPI和从SPI之分，即SPI传送在一个主SPI和一个从SPI之间进行。
图二给出了两个SPI模块相互连接、进行SPI传送的示意图，图左边是一个主SPI，图右边为一个从SPI。
图二、典型SPI示意图在AN-877应用笔记中，对spi的接口定义与典型spi接口有所不同，AN-877使用一根线SDIO代替了典型SPI的MISO和MOSI，SS接口用CSB代替。
图三和图四分别是双线模式下单器件控制（主从一对一）和双线模式下多器件控制（主从一对多）。
图三：主从一对一控制图四：主从一对多控制但是原理都一样。
主从机之间一般由3个引脚组成：串行时钟引脚（SCLK）、串行数据输入/输出引脚（SDIO）、片选引脚（CSB）。
1、引脚数据输入/输出（SDIO）：该引脚用作数据的输入/输出，用作输入还是用作输出具体取决于所发送的指令（读或写）以及时序帧中的相对位置（指令周期或数据周期）。
在读或写的第一个阶段，该引脚用作输入，将信息传递到内部状态机。
如果该命令为读命令，状态机把该引脚（SDIO）变为输出，然后该引脚将数据回传给外部控制器。
如果该命令为写命令，该引脚始终用作输入。
串行时钟（SCLK）：SCLK由外部控制器提供，时钟频率最高为25MHZ。
所有数据的输入输出都是与SCLK同步的。
输入数据在SCLK的上升沿有效，输出数据在SCLK的下降沿有效。
SPI接口简介0x0001
SPI接口简介0x0001本文介绍spi接口与串行spi接口应用。
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是Motorola 公司提出的一种同步串行数据传输标准，在很多器件中被广泛应用。
1. 接口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：主机输出从机输入数据线；3）MISO：主机输入从机输出数据线；4）SS：片选线，低电平有效，由主机输出。
在SPI总线上，某一时刻可以出现多个从机，但只能存在一个主机，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。
2. 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。
这是通过移位寄存器来实现的。
如图2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，数据按照从高位到低位的方式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。
3. 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。
举例来说，分别选取MSP430控制器和OLED驱动SH1101A为主从机，图3和图4为它们的SPI时序。
由图4可知，SH1101A的SPI时钟空闲时为高电平，并且在后时钟沿接收数据，则MSP430控制器SPI的设置应与此保持一致。
SPI串行外设接口概念及通信原理
SPI串行外设接口概念及通信原理一、SPI简介SPI串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）是微控制器和外围IC （如传感器、ADC、DAC、移位寄存器、SRAM等）之间使用最广泛的接口之一。
SPI是一种同步、全双工、主从式接口。
来自主机或从机的数据在时钟上升沿或下降沿同步。
主机和从机可以同时传输数据。
SPI接口可以是3线式或4线式。
下面就随着云里物里来看下SPI的4线和通信原理。
二、SPI有几根线？SPI通常有4根线（四线制），可实现全双工通信【SCK】:串行时钟（Serial Clock）【MOSI】:主发从收信号（Master Output,Slave Input）【MISO】:主收从发信号（Master Input,Slave Output【CS/CS】:片选信号（Slave Select）SPI应用也有3根线（三线制），实现半双工通信。
三、SPI通信原理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，通过CPHA（时钟相位）、CPOL（时钟极性）来控制设备的通信模式。
时钟极性CPOL是用来配置SCK的电平在哪种状态时是有效状态或者空闲状态。
时钟相位CPHA是用来配置数据采样是在哪个边沿：CPHA=0，数据采样是在第1个边沿，数据发送在第2个边沿CPHA=1，数据采样是在第2个边沿，数据发送在第1个边沿CPOL=0，当SCLK=0时处于空闲态，有效状态就是SCLK处于高电平时CPOL=1，当SCLK=1时处于空闲态，有效状态就是SCLK处于低电平时CPHA=0、CPOL=0：此时空闲态时，SCK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，就是SCK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿(准备数据），（发送数据）数据发送是在下降沿。
CPHA=0、CPOL=1：此时空闲态时，SCK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，即SCK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。
spi工作原理
spi工作原理SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行外设接口，它是一种全双工、同步的通信接口，用于连接微控制器和外围设备，如存储器、传感器、显示屏等。
SPI接口在嵌入式系统中得到了广泛应用，因为它具有高速、简单、灵活的特点。
本文将介绍SPI接口的工作原理。
SPI接口通常由四根线组成，时钟线（SCLK）、数据输入线（MISO）、数据输出线（MOSI）和片选线（SS）。
时钟线由主设备（通常是微控制器）控制，用于同步数据传输。
数据输入线和数据输出线分别用于从外设读取数据和向外设发送数据。
片选线用于选择通信的外设。
SPI接口的工作原理如下，首先，主设备拉低片选线，选择要通信的外设。
然后，主设备通过时钟线向外设发送时钟信号，同时通过数据输出线向外设发送数据。
外设在接收到时钟信号的上升沿时读取数据，并在下降沿时发送数据。
外设也可以通过数据输入线向主设备发送数据。
在通信结束后，主设备释放片选线，选择其他外设进行通信。
SPI接口的工作原理非常简单，但具有很高的灵活性和可扩展性。
它可以实现高速的数据传输，适用于对速度要求较高的应用场景。
同时，SPI接口可以连接多个外设，通过片选线选择要通信的外设，可以灵活地扩展系统的功能。
除了以上介绍的基本工作原理外，SPI接口还有一些特殊的工作模式，如主从模式和多主模式。
在主从模式下，一个设备作为主设备控制通信，其他设备作为从设备接收命令。
在多主模式下，多个主设备可以共享同一个SPI总线，通过片选线选择要通信的外设，实现多主设备之间的通信。
总之，SPI接口是一种非常实用的串行外设接口，具有高速、简单、灵活的特点，适用于嵌入式系统中对速度要求较高的应用场景。
通过理解其工作原理和特殊工作模式，可以更好地应用SPI接口，实现系统功能的扩展和优化。
一文读懂SPI串行外设接口
一文读懂SPI串行外设接口
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。
正是由于有了通信方式，我们才能够通过芯
片控制各种各样的外围器件，实现很多“不可思议”的现代科技。
这里将以SPI
为题，从编程角度来介绍SPI 总线。
下面就随网络通信小编一起来了解一下相
关内容吧。
1、SPI 协议简介
图1 SPI 接口
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 是一种高速的，全双工，同步的通信总线，由于其简单易用的特性，现在很多的nor
flash 和nandflash 芯片集成了这种通信协议，也就是我们说的SPI flash。
2、应用及现状
图2 SPI 应用
SPI flash 芯片应用十分广泛，在很多电子产品上面或多或少都有它的踪影，如手机、数码、液晶显示器、机顶盒、电脑主板等。
最近，有消息透露，苹果
新手机iPhone 8 将导入采用编码型快闪存储(NOR Flash)，让已经处于缺货状态的NOR 芯片更为恼火，另外据存储业者透露，今年NOR 芯片供给缺口将可能
扩大至20%。
3、解剖SPI 总线
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。
第15章 串行外设接口SPI
SPI模块的特点
具有4个外部引脚 。 有两种工作模式可以选择：主工作模式 和从工作模式。 波特率：具有125种可编程的波特率。能 够使用的最大波特率受到I/O缓冲器最大 缓存速度的限制，这些缓冲器是使用在 SPI引脚上的I/O缓冲器，而最高的波特 率不能超过LSPCLK/4。
SPI模块的特点
从机模式
问：由于从机通常是接收功能用的比较 多，那如何禁止SPI的发送功能？
答：可以通过设置SPICTL寄存器的TALK 位来禁止SPI的发送功能，编程语句为： SpiaRegs.SPICTL.bit.TALK=0。
SPI数据格式
X281X的SPI通过对配置控制寄存器SPICCR的 第3位至第0位的选择，可以实现1~16位数据 的传输。当每次传输的数据少于16位时，需要 注意以下几点： 当数据写入SPITXBUF和SPIDAT寄存器时，必 须左对齐； 当数据从SPIRXBUF寄存器读取时，必须右对 齐； SPIRXBUF寄存器中存放的是最新接收到的数 据，数据采用右对齐方式，再加上前面移位到 左边后留下的位。
SPI的总线系统
SPI的总线系统可以直接与各个厂家生产的多标准外围 器件直接接口，SPI接口一般使用四条线。当然，并不 是所有的SPI接口都是采用四线制的，有的SPI接口带 有中断信号线INT，而有的SPI接口没有主机输出/从机 输入线MOSI。在X281X中SPI接口采用的是四线制。
串行外设接口(SPI)解读
Electrical Engineering Institute of NEDU
2018年12月5日星期三
11.2.3 串行外设接口中断
五个控制位与中断相关： 中断使能位 SPI INT ENA(SPICTL.0); 中断标志位 SPI INT FLAG(SPISTS.6); 完整数据被移入或移出SPIDAT后， SPI INT FLAG置位，产生中断 请求。以下情况之一发生时被清除：
写1到该位 软件清除SPI SW RESET位(SPICCR.7) 系统复位
中断优先级选择位 SPI PRIORITY(SPIPRI.6).
电气工程学院
2018年12月5日星期三
Electrical Engineering Institute of NEDU
电气工程学院
Electrical Engineering Institute of NEDU
2018年12月5日星期三
11.1 概述
两种工作方式：主机、从机。 波特率：125种 可编程。 数据字长：1～16个数据位。 4种时钟方案： （1）无延时的下降沿 （2）有延时的下降沿 （3）无延时的上升沿 （4）有延时的上升沿 同时接收和发送操作（发送功能可软件禁止） 发送和接收操作可通过中断或查询方法来完成
电气工程学院
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2018年12月5日星期三
11.2.2 SPI的主机和从机方式
2.从机方式
数据从 SPISOMI 引脚移出 , SPISIMO 引脚移入 ,SPICLK 引脚输 入串行时钟。 发送数据 : 当主机 SPICLK 边沿合适时，从机中 SPIDAT 数据移 出。全部数据移出后，SPITXBUF数据传送到SPIDAT中。 接收数据:来自主机的SPICLK信号，将SPISIMO 引脚上的数据 移入到SPIDAT。如果从机同时发送数据，则在SPICLK信号开始之 前把数据写入到SPITXBUF或SPIDAT中。 TALK(SPICTL.1) 位清 0 时，数据发送禁止，从控制器输出引 脚（SPISOMI)被置成高阻态。 同一个 SPI 上可有多个从机，但是任一时刻只能有一个从机 起作用。
第十五章串行外设接口SPIppt课件全
15.2.6 SPI接收数据寄存器（SPRDATn） ❖ SPI接收数据寄存器如表15-6所列。 ❖ 接收数据寄存器中存放SPI口接收到的数据。
第十五章 串行外设3 参考编程例（详见书中）
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
❖ • 接收数据（2）：使能SPCONn的TAGD位， 自动发送虚拟数据模式→确定REDY被置位 后，从读缓冲区中读出数据，之后自动开始 数据传输。
❖ • 置位GPIO引脚（当作nSS的那个引脚）， 停止MMC或SD卡。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
15.1.5 SPI口的传输格式 ❖ S3C2410支持4种不同的数据传输格式，图
B形式。 ❖ • 查询模式，如果接受从设备采用Format B
形式，DATA_READ信号应该比SPICLK延 迟一个相位。
❖ • 中断模式，如果接受从设备采用Format B 形式，DATA_READ信号应该比SPICLK延 迟一个相位。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
15.2 SPI接口控制寄存器
❖ • 向SPDATn中写10次0xFF来初始化MMC或 SD卡。
❖ • 把一个GPIO（当作nSS）清零来激活 MMC或SD卡。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
❖ • 发送数据→核查发送准备好标志 （REDY=1），之后向SPDATn中写数据。
❖ • 接收数据（1）：禁止SPCONn的TAGD位， 正常模式→向SPDAT中写0xFF，确定REDY 被置位后，从读缓冲区中读出数据。
第十五章 串行外设接口(SPI)ppt课 件（全）
SPI接口是以主从方式工作的，这种模式通常 有一个主器件和一个或多个从器件。接口包 括以下四种信号：
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一文读懂SPI串行外设接口
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。
正是由于有了通信方式，我们才能够通过芯片控制各种各样的外围器件，实现很多“不可思议”的现代科技。
这里将以SPI为题，从编程角度来介绍SPI总线。
1、SPI协议简介
图 1 SPI接口
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是一种高速的，全双工，同步的通信总线，由于其简单易用的特性，现在很多的nor flash和nandflash芯片集成了这种通信协议，也就是我们说的SPI flash。
2、应用及现状
图 2 SPI应用
SPI flash 芯片应用十分广泛，在很多电子产品上面或多或少都有它的踪影，如手机、数码、液晶显示器、机顶盒、电脑主板等。
最近，有消息透露，苹果新手机iPhone 8将导入采用编码型快闪存储（NOR Flash），让已经处于缺货状态的NOR芯片更为恼火，另外据存储业者透露，今年NOR芯片供给缺口将可能扩大至20%。
3、解剖SPI总线
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。
图 3 SPI总线
SPI接口在Master控制下产生的从器件使能信号和时钟信号，两个双向移位寄存器按位传输进行数据交换，传输数据高位在前，低位在后（MSB）。
在SCK的下降沿上数据改变，上升沿一位数据被存入移位寄存器。
图 4 使能信号和时钟信号
4、解剖SPI flash
搞懂了SPI协议之后，下面就让小编来带你轻松操作SPI flash芯片。
对flash芯片的操作，一般包括对flash芯片的擦除，编程和读取，各大厂商的SPI flash芯片都大同小异，操作命令基本是没什么变化的，当我们拿到一款芯片，要特别注意芯片的容量，操作分区，下面以旺宏的芯片为例为大家讲解。
其实，无论是对芯片的擦除，编程还是读取操作，我们大致可以按照以下的套路来：写命令---写地址---写（读）数据。
正如以下的时序图一样清晰明了，我们先把片选信号拉低，再发个0x02页编程命令，再发个地址，就可以轻松写数据了。
依样画葫芦，擦除操作也是一样，甚至更简单，但是我们要注意循环判断状态寄存器的WIP位直至为0为擦除完成，具体循环时间视芯片而定。
另外，我们要特别注意SPI flash的 OTP区，即(ONE TIME PROGRAMMABLE)，也就是说这个区域只能编程一次，编程之后不能再修改及擦除，因此我们操作的时候要特别注意。
对OTP区域的读写之前，我们首先要发送进入OTP区域的命令，其他的操作和以上普通flash 区域的操作是一样的。
掌握以上方法，我们就可以轻松操作SPI flash芯片了，当然，对时序这种底层的操作，还需要不断学习和积累。