一文搞懂SPI通信協(xié)議

SPI是Serial Peripheral Interface的簡稱，是由Motorola公司推出的一種高速、全雙工的總線協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)一、一對(duì)多芯片通信。

SPI接口信號(hào)

SPI由SCLK、CS/SSEL、MOSI，MISO四根線組成，

SCLK，時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘頻率即SPI速率，和SPI模式有關(guān);

MOSI，主機(jī)輸出，從機(jī)輸入;

MISO，主機(jī)輸入，從機(jī)輸出;

CS/SSEL，從機(jī)設(shè)備選擇，低電平有效;

多從機(jī)模式

如果主機(jī)有多個(gè)片選CS端口，可采用下圖模式，主機(jī)只能獲取一個(gè)從機(jī)的MISO信號(hào)，其它從機(jī)輸出信號(hào)須為高阻。

菊花鏈連接，節(jié)省GPIO、節(jié)省布線面積，但需要保證從機(jī)支持菊花鏈模式。

菊花鏈的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序：通過移位 送達(dá)數(shù)據(jù)。

QSPI協(xié)議

QSPI協(xié)議讀寫時(shí)序：

注意，很多人寫公眾號(hào)都沒說清楚，為什么SPI能做到全雙工，而有些QSPI不能呢？

因?yàn)閺南旅鏁r(shí)序圖可看到，發(fā)送時(shí)，待發(fā)送數(shù)據(jù)的一組8bit寄存器只在下降沿向左移位（高位先發(fā)，低位補(bǔ)充0即可），那么必然存在另一組8bit寄存器用以在上升沿接收數(shù)據(jù)，這樣就可以構(gòu)成全雙工，而QSPI一般用FIFO/SRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，基于成本考慮，一般只能半雙工。

SPI工作模式

根據(jù)時(shí)鐘極性CPOL(Clock Polarity)、時(shí)鐘相位CPHA(Clock Phase)，SPI有4種模式，最廣泛使用的是模式0和3：

官方時(shí)序圖如下：

CPOL=0CPHA=0（常用）

CPOL=0，SPICLK空閑狀態(tài)為低電平；

CPHA=0，SPICLK第一個(gè)邊沿(上升沿)采集數(shù)據(jù)、第二個(gè)沿輸出數(shù)據(jù)；

CPOL=1,CPHA=1 (常用)

CPOL=1，SPICLK空閑狀態(tài)為高電平；

CPHA=1，SPICLK第二個(gè)邊沿(上升沿)采集數(shù)據(jù)、第三個(gè)沿輸出數(shù)據(jù)；

? ?

CPOL=0，CPHA=1(不常用)

CPOL=0，SPICLK空閑狀態(tài)為低電平；

CPHA=1，SPICLK第二個(gè)邊沿(下升沿)采集數(shù)據(jù)、第三個(gè)沿輸出數(shù)據(jù)；

CPOL=1，CPHA=0

(不常用)

CPOL=1，SPICLK空閑狀態(tài)為高電平；

CPHA=0，SPICLK第一個(gè)邊沿(下升沿)采集數(shù)據(jù)、第二個(gè)沿輸出數(shù)據(jù)；

審核編輯：劉清