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SPI总线小结

SPI接口的全称是"Serial Peripheral Interface"，意为串行外围接口，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。

1、SPI总线主要特点

· 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；

· 写冲突保护；

2、接口定义

该总线通信基于主-从配置。它有以下4个信号：

MOSI：Master Out Slave In主出/从入

MISO：Master In Slave Out 主入/从出

SCK：Serial Clock 串行时钟

SS：Slave Select 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。

3、SPI时序分析

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。如图1所示，根据CPOL和CPHA的不同，有四种不同的工作模式。

图1 SPI时序分析

其中，CPOL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。

关于时序分析，网上有几张流行的说明图表，意义是相同的。

图3 SPI时序分析

图2 SPI时序分析

图4 SPI时序分析

虽然表述的侧重点不同，但描述的意思是一致的。根据SCK无效电平和采样时刻的不同，2x2=4种时序。

4、注意事项

1）在Mcbsp的手册中，SPI的时序表述有所不同。SCK无效电平表述是相同的，但是采样时刻的表述她是通过有无delay来表达的。对比如下：

CPHA = 0表示在每个周期的第一个时钟沿采样，对应存在delay；

CPHA = 1表示在每个周期的第二个时钟沿采样，对应无delay。

2）在不同场合下，发送和接收的表述词汇可能不同。比如：

发送可表述为：transmit，output

接收可表述为receive，sample，latch

3）SPI主模块和从设备时钟相位和极性应该一致。个人理解这句话有2层意思：其一，主设备SPI时钟和极性的配置应该由外设来决定，也就是说主设备这边的时钟极性和相位都是以从设备为基准的；其二，两者的配置应该保持一致。