SPI通信协议

SPI

（1）SPI概述

SPI是Serial Peripheral Interface 的缩写，翻译过来是“串行设备通信接口”。SPI是Freescale(原Motorola)公司首先在其MC68HCXX系列处理器上定义使用的。

SPI是一种高速、主从式、全双工。同步传输（UART异步传输）的通信协议，并且只有4根线，分别是

CS（chip select）线。

SCLK（Serial Clock）串行时钟线。

MOSI（Master Output Slaver Input）指设备扮演主机时作为数据输出线，而设备扮演从机时作为数据输入线。

MISO（Master Input Slaver Output）指设备扮演主机时作为数据输入线，而设备扮演从机时作为数据输出线。

2个SPI设备将4根传输线，对接就可以完成SPI接口的物理连接。

（2）SPI原理

CS线用来控制片选信号，当一个SPI设备才CS线识别到了预先规定的片选信号，（高电平或者是低电平）则表示该设备被选中，接下来的操作对其有效，显然，使用CS线的话就可以完成“一主多从”的SPI网络假设，同时读者要注意在“一主一从”的SPI通信时，CS线并不是必须的。

SPI总线在传输数据的时候，由主机提供时钟脉冲（这个和MODBUS，IIC都是一样），从机的SCLK时钟线被动的接收脉冲，每个脉冲周期传输1位数据。

（3）SPI时序

用户可以配置SPI主设备在空闲状态下的SCLK电平状态，这称为时钟极性（用CPOL表示）。

同理用户还可以配置 在数据线上准备就绪的数据在SCLK一个脉冲周期中的哪一个边缘被读取，这个称为时钟相位。

（用CPHA表示），这里要解释一下，因为一个脉冲周期里就有两个边沿（上升或下降），第一个边沿的话时钟相位为0，第二个时钟边沿时钟相位为1，时钟极性也是只有两个高电平或低电平（1或者0），所以由分步计数原理（2*2=4）时钟极性和时钟相位就可以组合成4种时序。时序简图如下所示：



（4）优点：

数据输出通过MOSI和MISO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。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。

（5）缺点

最后，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。