第19章 串行外围设备接口(SPI)
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简介讲解
一SPI协议概括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转换器一 SPI协议概括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），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。
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
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的接口及其应用
SPI的接口及其应用2010-09-01 00:10:29| 分类：ARM及程序设计| 标签：|字号大中小订阅1 SPI接口的特点目前很多单片机都配置有SPI、I2C或UART等串行接口。
在SPI、I2C及UART三种串行接口一般情况下速度最快的是SPI。
I2C接口由于是二线协议速度很难超过1MHz/ Bit，而UART工作在方式0（8位移位寄存器）时时钟速度为系统时钟的十二分之一(Fosc/12)，而SPI接口时钟速度一般为系统时钟的四分之一(Fosc/4)。
典型SPI接口结构如图1所示。
串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口，Motorola公司生产的绝大多数MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。
SPI 用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
SPI可以同时发出和接收串行数据。
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（MOSI）、低电平有效从机选择线CS。
这些外围器件可以是简单的TTL移位寄存器，复杂的LCD显示驱动器，A/D、D/A转换子系统或其他的MCU。
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。
主SPI的时钟信号（SCK）使传输同步。
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。
图2和图3中还给出了SPI总线工作的四种方式及SPI总线接口的时序。
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。
SPI总线介绍PPT课件
写保护寄存器
命令字
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
8EH或8FH
WP 0 0 0 ,0 0 0 0
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RAM单元 0单元 1单元 2单元
3 4 ........ 31单元
命令字 C0H或C1H C2H或C3H C4H或C5H C6H或C7H. C8H或C9H. .............. FCH或FDH
寻址： MOSI：When master, out line; when slave, in line MISO：When master, in line; when slave, out line
3
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SPI从机的内部结构
SPI接口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。 上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿发送）
•
MOV A,#00H
•
MOV @R0,A
•
SETB SCLK
•
NOP
• LOOP2: CLR SCLK;下降沿输出
•
MOV A,@R0
•
MOV C,I/O
•
RRC A
•
MOV @R0,A
•
SETB SCLK
•
DJNE R1,LOOP2
•
24
RET
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多字节读模式
将时钟日历寄存器的秒、分、时、日、星期、月、年以及写保护寄存器的内容分别存入单片机的6FH～ 68H单元
1
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SPI从机的内部结构 • SPI从机从主机获得时钟和片选信号，因此cs和sclk都
SPI_和_SCI的区别
1.SPI串行外围设备接口（serial peripheral interface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。
Motorola公司生产的绝大多数MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。
SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以与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。
2.SCI串行通信接口（serial communication interface）也是由Motorola公司推出的。
司推出的。
它是一种通用异步通信接口UART，与MCS‐51的异步通信功能基，本相同。
说白一点一个是同步串行、一个是同步串行、再白一点——同步的需要多出一条时钟线、异步的只需要接收、发送两条线同步的需要多出一条时钟线SCI模块用于串行通讯，如RS422、RS485、RS232；SPI模块用于扩展外设，如AD、DA、FRAM、DSP等。
SCI模块和SPI模块是两个外设的扩展模块！SCI是异步通信SPI是同步通信SCI是异步串行通信接口，spi是同步，spi分主从机，通信速率上spi高于sci。
SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。
SPI总线可以实现多个SPI设备互相连接。
sci是单片机的串口通信，spi是单片机的I2C通信一个是同步时钟，一个是同步时钟SCI是异步通信串口，只有两根线就可一完成通信。
SPI是同步通信串口，需要的线比SCI多。
SPI和I2C的区别I2C的数据输入输出用的是一根线，SPI则分为dataIN和dataOUT。
由于这个原因，采用I2C时CPU的端口占用少，SPI多一根。
但是由于I2C的数据线是双向的，所以隔离比较复杂，SPI则比较容易。
所以系统内部通信可用I2C,若要与外部通信则最好用SPI带隔离（可以提高抗干扰能力）。
但是I2C和SPI都不适合长距离传输。
长距离时就要用485了。
SPI接口——精选推荐
SPI接⼝串⾏外设接⼝(Serial Peripheral Interface)是⼀种同步外设接⼝，它可以使单⽚机与各种外围设备以串⾏⽅式进⾏通信以交换信息。
SPI最早是Motorola公司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，⽀持⼀个或多个Slave设备，由于其简单实⽤、性能优异，因此许多⼚家的设备都⽀持该接⼝，⼴泛应⽤于单⽚机和外设模块之间的连接。
SPI接⼝只需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/从机输⼈数据线(MOSI)和低电平有效的从机选择线(SS)。
(1)MISO：主设备输⼊/从设备输出引脚。
该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。
(2)MOSI：主设备输出/从设备输⼊引脚。
该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。
(3)SCK：串⼝时钟，作为主设备的输出，从设备的输⼊。
(4)SS：从设备选择。
这是⼀个可选的引脚，⽤来选择主/从设备。
它的功能是⽤来作为⽚选引脚，让主设备可以单独地与特定从设备通信，避免数据线上的冲突。
SPI是⼀个环形总线结构，MOSI引脚相互连接，MISO引脚相互连接，数据在主和从之间串⾏地传输（MSB位在前），具体如下图所⽰。
SPI有主从两种⼯作模式，在主模式下，SPI为其他节点的CLK引脚提供串⾏时钟，数据从MOSI引脚输出，从MISO引脚输⼊。
在从模式下，数据从MISO引脚移出并由MOSI引脚移⼊，CLK引脚作为串⾏移位时钟的输⼊。
LPC824⽚内设计有SPI接⼝，具体的引脚取决于开关矩阵SWM的配置。
LPC824的SPI接⼝具有以下特点：•直接⽀持1⾄16位的数据发送。
软件⽀持更⼤的帧。
•主机和从机操作。
•⽆需读取输⼊数据即可将数据发送⾄从机，这在设置SPI存储器的时候很有⽤。
•控制信息还可与数据⼀同写⼊，这样便实现了极为丰富的操作，包括任意长度的帧。
•最多4个从机选择输⼊/输出，极性可选且使⽤灵活。
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。
三种常见嵌入式设备通信协议
三种常见嵌入式设备通信协议嵌入式设备通信协议是指用于嵌入式系统中不同设备之间进行通信的标准或规范。
它们定义了设备之间如何交换数据、建立连接并实现通信的方式。
下面将介绍三种常见的嵌入式设备通信协议。
1.SPI（串行外围设备接口）SPI是一种常用的传输协议，用来连接微控制器和外围设备，主要应用于短距离的高速数据传输。
SPI采用四线的全双工方式进行通信，包括主设备（Master）和从设备（Slave）。
主设备通过时钟信号（SCLK）控制数据传输时序，并通过一个主设备选择信号（SS）选择与其通信的从设备。
SPI支持半双工和全双工通信模式，数据传输速率可达几十MHz。
2. I2C（Inter-Integrated Circuit）I2C是一种串行通信协议，广泛应用于连接不同的嵌入式设备，如传感器、存储器和其他外围设备。
I2C使用两根双向的串行数据线（SDA和SCL）进行通信。
在I2C总线上，设备通过一个唯一的地址进行寻址，可以支持多个从设备连接到同一总线上。
I2C具有简单、灵活、成本低廉的特点，数据传输速率一般在100kHz到3.4MHz之间。
3. UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）UART是一种普遍使用的异步串行通信协议，在嵌入式系统中常用于连接计算机和外部设备，如调试器、无线模块和显示器。
UART通过两条数据线（TX和RX）进行全双工的异步串行通信，数据传输时，发送方和接收方需要预设一致的波特率和数据格式。
UART协议简单、可靠，并且能够支持相对低速的数据传输。
除了上述提到的三种嵌入式设备通信协议，还有很多其他常见的通信协议，如CAN（Controller Area Network）、Ethernet、USB （Universal Serial Bus）等。
这些通信协议根据不同的应用需求和硬件平台进行选择，可以实现设备之间的可靠、高效的数据通信。
spi工作原理
spi工作原理SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行数据通信接口，它允许在数字集成电路之间以全双工模式传输数据。
SPI接口通常用于连接微控制器与外围设备，例如存储器芯片、传感器、显示屏和通信接口芯片等。
SPI接口由四根线组成，时钟线（SCLK）、主输入/从输出线（MISO）、主输出/从输入线（MOSI）和片选线（SS）。
SPI接口的工作原理可以简单地描述为，主设备通过SCLK线产生时钟信号，控制数据的传输速率；在每个时钟周期，主设备通过MOSI线发送数据到从设备，同时从设备通过MISO线将数据返回给主设备。
片选线用于选择要进行通信的从设备。
SPI接口使用一种主从模式，主设备负责控制通信的时序和数据传输，而从设备则被动地响应主设备的指令。
SPI接口的时序图可以更清晰地展示其工作原理。
在SPI通信开始之前，主设备通过片选线选择要与之通信的从设备，并且确定通信的时钟频率。
然后，主设备通过SCLK线产生时钟信号，同时在每个时钟周期，通过MOSI线发送数据到从设备，从设备则通过MISO线返回数据给主设备。
在通信结束后，主设备通过片选线将从设备禁用，完成一次SPI通信过程。
SPI接口的工作原理还涉及到一些重要的概念，例如数据传输模式和时钟极性、相位。
SPI接口有四种数据传输模式，分别为模式0、模式1、模式2和模式3，它们主要区别在时钟极性和相位的不同组合。
时钟极性指的是时钟信号在空闲状态时的电平，而时钟相位指的是在一个时钟周期中数据采样的时机。
不同的数据传输模式适用于不同的外围设备，因此在使用SPI接口时需要根据外设的要求选择合适的数据传输模式。
除了数据传输模式外，SPI接口的工作原理还受到时钟频率的影响。
时钟频率越高，数据传输速率就越快，但同时也会增加系统的干扰和功耗。
因此在实际应用中，需要根据系统的要求和外设的兼容性选择合适的时钟频率。
总之，SPI接口是一种常用的数字集成电路之间的通信接口，它通过主从模式、时钟信号和数据传输模式实现数据的同步串行传输。
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。
串行外围接口(SPI)
CUSIICM68HC08串行外围接口(SPI)1 SPI简介许多M68HC08单片机有一个SPI系统，它是一个同步串行外围接口，允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信。
外围设备包括简单的TTL移位寄存器(用作并行输入或输出)至复杂的LCD显示驱动器或A/D转换器。
SPI系统可直接与各个厂家生产的多种标准串行外围器件直接接口。
由于绝大多数M68HC08的总线不能在外部加以扩展，在片内I/O功能或存储器不能满足应用需要时，可使用SPI来扩展各种接口芯片，这是一种最方便的M68HC08单片机系统扩展方法。
它的最大优点是只需3~4根数据和控制线即可扩展各种I/O或存储器接口器件。
M68HC08的SPI有如下特点：·全双工三线同步传送；·主机或从机工作方式；·分开的双缓冲发送寄存器和接收寄存器；·四种可程控的主机频率(最高为总线频率除以2)；·最高从机方式频率等于总线频率；·串行时种有可程控的相位和极性；·两个分开允许的中断——SPRF(SPI接收器满)——SPTE(SPI发送器空)·方式错标志，可产生中断；·溢出标志，可产生中断；·可程控为“线或”方式，I2C兼容；·在设置为输入口时，I/O口可设置为有上拉电阻。
2 SPI结构一、SPI引脚SPI系统使用四个I/O脚，它们是串行时钟SPSCK；主机输入/从机输出数据线MISO；主机输出/从机输入数据线MOSI和低有效的从机选择线SS。
在不使用SPI系统时，这四根线可用作一般的输入线(PTD3、PTD2、PTD1、PTD0)。
1．串行数据线(MISO、MOSI)MISO和MOSI用于串行接收和发送数据，先为MSB(高位)，后为LSB(低位)。
在SPI 设置为主机方式时，MISO是主机数据输入给，MOSI是主机数据输出线。
这时SPMSTR控制位(位于SPCR寄存器位5)应由程序设置为1从允许主机方式。
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。
SPI_读书笔记
SPI（DSPI）1.SPI概况1.1 SPI简介串行外设接口（SPI，Serial Peripheral Interface）是Freescale公司推出的一种同步串行通讯接口，用于微处理器和外围扩展芯片之间的串行连接，现已发展成为一种工业标准。
目前，各半导体公司推出了大量带有SPI接口的芯片，如RAM、EEPROM、A/D转换器、D/A转换器、LED/LCD显示驱动器、I/O接口芯片、实时时钟、UART收发器等，为用户的外围扩展提供了灵活而廉价的选择。
SPI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和从机选择线SS。
SPI（DSPI）的框图如下所示：1.2 工作模式DSPI支持下列操作模式，可以被分为两类：•模块专用模式：•主机模式•从机模式•模块禁止模式•MCU专用模式•扩展停止模式•调试模式当主机写一个SDPI寄存器时，DSPI进入模块专用模式。
MCU专用模式由引脚控制，并可扩展到SDPI。
MCU专用模式就是一个MCU可以进入与DSPI模块专用模式不同的模式。
1.3引脚说明这部分提供了DSPI的引脚说明。
下表罗列了一些引脚，它们可以根据需要进行相应地连接。
2.功能描述串行外设接口（DSPI）提供了一种全双工、同步串行通信用来连接MCU机器外设。
所有的通信都是工作于类SPI协议。
DSPI具有以下的配置：1.SPI可以配置为处于基本SPI或者队列SPI模式；DSPI模块配置寄存器（MCR）的DCONF字段用来决定DSPI的配置。
参见DSPI配置值。
CTARn寄存器具有时钟和传输属性。
SPI配置允许选择在帧中使用哪一个CTAR通过设置SPI命令的字段。
参看DSPI时钟与传输属性寄存器来获得详细的信息。
典型的主从之间的连接如下图所示。
但执行一个数据传输操作时，数据会被串行地移入到一个预设的位置。
因为模块是连接的，因此数据就可以在主机与从机之间进行交换。
ISP接口定义
ISP接口定义2011-03-15 19:55:32| 分类：通信技术|字号大中小订阅1.标准SPI接口（串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术）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,其接口包括以下四种信号：（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MOSI （SPI Bus Master Output/Slave Input）SPI 总线主输出/ 从输入MISO （SPI Bus Master Input/Slave Output) SPI 总线主机输入/ 从机输出2.AVR的ISP接口的定义：大部分AVR MCU的ISP数据端口亦为SCK、MOSI、MISO引脚（如Attiny13/24/2313，Atmega48/88/168，Atmega16/32/162，Atmega8515/8535等），如下：ISP下载器端AVR端口备注口MISO MISOVCC VCCSCK SCKMOSI MOSIRESET RESETGND GND少部分AVRMCU的ISP数据端口则不是使用这些接口，而是：SCK、PDI、PDO引脚（如ATmega64/128/1281等），如下：ISP下载器端AVR端口备注口MISO PDOVCC VCCSCK SCKMOSI PDIRESET RESETGND GND下面是标准的接口排列：ATMEL指定的ISP_10PIN标准接口ATMEL指定的ISP_6PIN标准接口转自：注意MEGA64和MEGA128的ISP与其它AVR不同，使用了PDI和PDO，而不是MOSI 和MISO。
spi协议
spi协议SPI协议第一篇：SPI协议概述SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种简单快捷的通信协议，通常用于连接微控制器和其他外设，如传感器、LCD显示屏和存储器等。
SPI协议采用全双工方式，包括4根线：主机输出（MOSI）和输入（MISO）数据线，时钟线（SCLK）和片选线（SS）。
SPI协议传输数据时使用的是同步方式，即在数据传输时，主机产生的时钟信号跟随数据传输进行。
SPI协议传输数据的顺序是由主机的输出数据线确定的。
主机在发送数据时，数据从高位到低位依次传输；在接收数据时，数据从低位到高位依次接收。
SPI协议具有高速传输、简单原理、灵活性和低成本等特点。
SPI协议通常被用于连接微控制器和外围设备，可以简化系统设计并提高系统性能。
第二篇：SPI协议的工作原理SPI协议通常由主机（如微控制器）和外设（如传感器）两部分组成。
主机通过四根线连接到外设，通过时钟来控制数据的传输。
SPI协议的数据传输包含两个时钟沿之间的数据传输，其中一个时钟沿用于传输主机到外设的数据，另一个时钟沿用于传输外设到主机的数据。
SPI协议的工作流程如下：1. 当主机想要与一个特定的设备进行通信时，它选择一个相应的片选线将设备选中。
2. 主机产生时钟信号来控制数据传输。
时钟必须在数据传输之前产生。
3. 主机产生一个字节的数据，并将其输出到MOSI线。
在此期间，MISO线上的数据保持不变。
4. 主机在时钟上升沿处等待设备对数据的响应，然后释放时钟线。
5. 相应的设备读取MOSI上的数据，并将其作为响应发送到MISO线。
主机读取响应并记录下来。
6. 主机重复以上步骤直到完成数据传输。
SPI协议提供了一些附加的特性，如可以在数据传输期间通过变化的MOSI线上发送命令，也可以在数据传输结束时通过变化的SS线上选择另一个设备。
第三篇： SPI协议的应用领域SPI协议广泛应用于各种系统中，包括数字信号处理、网络通信、工业自动化、汽车电子和消费电子等领域。
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第19章串行外围设备接口（SPI）19.1 概述串行外围设备接口（SPI serial peripheral interface）允许MPC8349E与其他PowerQUICC系列芯片、MC68360、M68HC11和M68HC05微控制器系列以及其他系列设备交换数据。
可以将SPI用于与外围设备的通信，例如EEPROM、实时时钟、A/D转换器和ISDN设备等。
SPI是一个全双工、同步、面向字符的通道，支持四线接口（接收、发送、时钟和从选择）。
SPI部件由发送器和接收器单元、一个独立的波特率发生器和一个控制单元组成。
发送器和接收器单元使用相同的时钟。
这个时钟在主模式下源自SPI波特率发生器，在从模式下由外部提供。
在SPI传输过程中，同时发送和接收数据。
SPI接收器和发送器都是双缓冲的，如图19-1所示，有效FIFO尺寸（等待时间）为两字符。
首先移出SPI的MSB/LSB。
当SPI模式寄存器禁止SPI时（SPMODE[EN]=0），它的功耗非常小。
19.2 绪论SPI的结构图如图19-1所示。
19-1 SPI结构图19.2.1 特征SPI的主要特征如下所示：●四信号接口（SPIMOSI，SPIMISO，SPICLK和/SPISEL）●全双工操作●使用32位的数据字符或4位到16位的数据字符●支持连续字符发送和接收●支持8/16/32字符长度的反向数据模式●支持主SPI模式●支持多主环境●最大时钟频率在主模式下为（系统时钟频率/4），在从模式下为（系统时钟频率/2）●独立的可编程波特率发生器●用于测试的本地回送能力●漏极开路输出支持多主配置19.2.2 SPI发送和接收过程由于SPI是面向字符通信单元，因此由核负责是打包和解包接收和发送的帧。
一帧包含一个完整的SPI传输会话中发送或接收的所有字符，从写入SPITD寄存器的第一个字符开始到设置SPCOM[LST]之后发送的最后一个字符为止。
更多的信息参看19.4.1.4节“SPI命令寄存器（SPCOM）”。
核通过读SPI接收数据保持寄存器（SPIRD）接收数据，然后SPI清除非空的SPIE[NE]以释放SPIRD寄存器，为下一次接收操作做准备。
核通过将数据写入SPI发送数据保持寄存器(SPITD)以发送数据，然后SPI清除SPI事件寄存器（SPIE）的非满位（NF），指示SPITD 寄存器包含待发送的字符。
当待发送的下一个字符为当前帧中最后一个字符时，核置位SPCOM[LST]，然后将最后一个字符写入SPITD。
SPI核握手协议可以通过轮询或中断来实现。
当采用轮询方式时，核按照预定义的频率读SPIE，并且根据SPIE位的值进行操作。
轮询频率取决于SPI串行信道的频率。
当采用中断机制时，置位SPIE的非满（NF）或非空（NE）位引起到e300核的中断。
然后核读SPIE，并根据SPIE位的值进行操作。
三个基本的发送和接收模式为主、从和多主模式。
注意当非满（NF）和非空（NE）位均被置位时，e300核应在发送新数据前读取接收的数据。
SPMODE[LEN]确定硬件发送的字符的长度。
核负责位处理，将数据打包或者解包成合适的字符长度。
更多信息参看表19-4中SPMODE[LEN]的说明。
19.2.3 操作模式可以把SPI设定在在单主设备或多主设备环境下工作。
本节介绍单主设备配置时的SPI 主和从操作。
同时也讨论了多主设备环境下SPI的操作。
下面几节总结了SPI支持的主要操作模式。
19.2.3.1 作为主设备的SPI在主设备模式下，SPI发送消息到从外设，从外设同时发回应答。
带有多个从设备的单主设备可以使用通用并行I/O信号有选择地启用从设备，如图19-2所示。
为了消除单主设备环境下的多主设备的错误，应通过外部上拉强制主设备的SPISEL输入无效。
图19-2 单主设备/多从设备的配置为了开始交换数据。
e300将待发送数据写入SPITD寄存器。
然后SPI为每一个字符在SPICLK产生可编程时钟脉冲。
将Tx数据在SPI主出从入（SPIMOSI）移出，同时将Rx数据在SPI主入从出（SPIMISO）移入。
在发送过程中，无论何时SPI发出请求，核都负责提供数据，从而保证操作的顺畅。
在最后一个数据（LST命令和紧接其后的数据）发送完毕后，写入SPITD的第一个字符作为SPI的开始命令。
SPI连续地发送和接收字符，直到SPCOM[LST]被置位或者有错误发生。
只要发送缓冲区不满，SPI就置位SPIE[NF]向中断控制器发送可屏蔽中断。
在发送完最后一个字之后，SPI也置位NF。
作为回应，核应读取与最后一个字相关的异常标志。
只要接收缓冲区填充了数据，SPI就置位SPIE[NE]，向中断控制器发送可屏蔽中断。
19.2.3.2 作为从设备的SPI在从模式下，SPI设备接收来自SPI主设备的信息并且同时发送回答。
从设备的SPISEL 必须在识别出Rx时钟之前有效。
一旦SPISEL信号有效，SPICLK就成为从主设备到从设备的输入。
SPICLK可以为从DC到系统时钟/2之间的任意频率。
核心将待发送数据送入SPITD寄存器，为数据传输做准备。
一旦SPISEL有效，从设备将数据从SPIMISO移出，从SPIMOSI移入。
SPI置位SPI寄存器的NF位，当满缓冲完成发送和接收时或者在出现错误之后，发出可屏蔽中断。
SPI连续接收，直到SPISEL信号无效。
发送连续进行，直到没有更多的数据可用或者SPISEL无效。
一旦SPISEL重新有效，并且SPICLK开始翻转，就继续发送。
缓冲区中的字符都发送了之后，只要SPISEL保持有效，SPI就发送1。
19.2.3.3 多主设备环境下操作的SPISPI可以工作在多主设备环境中，此时所有的SPI设备都被连接到同一个总线上。
在这种配置中，所有SPI设备共享SPIMOSI、SPIMISO和SPICLK信号，但是SPISEL输入是独立连接的，如图19-3所示。
某一时刻仅有一个SPI设备可以作为主设备——其他所有的SPI 设备必须为从设备。
当把一个SPI配置成主设备时，如果它的SPISEL输入有效，将产生多主设备错误，因为有多个SPI设备成为总线主设备。
SPI置位SPI事件寄存器中的SPIE[MME]并且向核发出可屏蔽中断。
它还禁止SPI操作和SPI信号的输出驱动器。
在重新使用SPI之前，核心必须清除SPMODE[EN]，纠正错误，并清除SPIE[MME]。
注意：1．所有信号都是漏极开路的。
2．对于两个以上主设备的多主设备配置，SPISEL和SPIE[MME]不能检测到所有可能的冲突。
3．由软件负责SPI总线的仲裁（例如使用如令牌传递）。
4．SELOUTx信号用软件使用通用I/O信号实现。
图19-3 多主设备配置SPI支持的最大稳定数据速率为系统（csb）时钟/50。
但是SPI可以高得多的速率传输单个字符——在主机模式下为系统时钟/4，在从机模式下为系统时钟/2。
在多个字符之间应插入间隔，以保证不超过最大稳定数据速率。
19.3 外部信号说明SPI的四线接口包括发送、接收、时钟和从选择。
19.3.1 概述表19-1列出了信号的属性。
表19-1 信号属性19.3.2 详细信号说明表19-2详细说明了信号。
在单主设备或者多主设备环境模式下，可以把SPI配置成从设备或者主设备。
主SPI 利用SPI波特率发生器（BRG）生成传输时钟SPICLK。
SPI BRG从时钟合成器产生的系统时钟中获取输入。
SPICLK是一个门控时钟，仅在数据传输时有效。
SPICLK相位和极性的四种组合可以由时钟反向（SPMODE[CI]）和时钟相位（SPMODE[CP]）寄存器位配置。
还可以把SPI 配置为漏极开路，以支持多主设备配置，此时共享的SPI信号由SPI设备或外部SPI设备驱动。
SPI 主设备入从设备出SPIMISO信号作为主设备的输入和从设备的输出。
反之，主设备出从设备入SPIMOSI信号作为主设备的输出和从设备的输入。
这些信号的双重功能允许多主设备环境下的SPI之间使用相同的硬件配置进行通信。
●当SPI为主设备时，SPICLK是时钟输出信号，它从SPIMISO移入接收到的数据，将发送的数据移出到SPIMOSI。
SPI主设备必须输出一个从设备选择信号，通过使用独立的通用I/O信号使能SPI从设备。
当把SPI设备配置成主设备时，使SPISEL有效则导致错误。
●当SPI为从设备时，SPICLK是时钟输入信号，它从SPIMOSI移入接收到的数据，将发送的数据通过SPIMISO移出。
SPISEL是到SPI从设备的使能输入信号。
在多主设备环境下，SPISEL（始终作为输入）还用来检测有多个主设备操作这样的错误。
19.4 内存映射/寄存器定义表19-3包含SPI的映射到内存空间的寄存器。
表中所列的地址为到SPI基址的偏移量，同第二章“内存映射”中定义的那样。
(SPIE)R/W 0x0000_0000 19.4.1.2/19-13 0x028 SPI 屏蔽寄存器(SPIM)R/W 0x0000_0000 19.4.1.4/19-15 0x02C SPI命令寄存器(SPCOM)R/W 0x0000_0000 19.4.1.5/19-15 0x030 SPI发送寄存器(SPITD)R 0xFFFF_FFFF 19.4.1.6/19-16 0x034 SPI 接收寄存器(SPIRD)0x038－0xFFF 保留－－－19.4.1 寄存器说明19.4.1.1 SPI模式寄存器（SPMODE）SPMODE控制SPI操作的模式和时钟源，如图19-4所示。
图19-4 SPMODE-SPI模式寄存器表19-4说明了SPMODE的字段。
表19-4 SPMODE字段说明位名字说明0 －保留，应清除。
1 LOOP 回送模式。
允许本地回送操作。
0 正常操作1 回送模式。
用于测试SPI控制器内部功能。
发送器输出在内部连接到接收器输入。
接收器和发送器正常工作，只是忽略收到的数据。
2 CI 时钟反向。
将SPI时钟的极性反向。
更多信息参看图19-5和19-6。
0 SPICLK为低时无效1 SPICLK为高时无效3 CP 时钟相位。
选择传输格式。
更多信息参看图19-5和19-6。
0 SPICLK在数据传输中间的开始翻转1 SPICLK在数据传输的开始处开始翻转4 DIV16 除以16。
当把SPI配置成主设备模式时，为SPI波特率发生器（SPI BRG）选择时钟源；在从模式下，SPICLK就是时钟源。
0 系统时钟为SPI BRG的输入1 系统时钟/16为SPI BRG的输入20－31 －保留，应清除。
图19-5显示了SPI的传输格式，其中SPICLK在传输的中间开始翻转（SPMODE[CP]=0）。