全硬件TCP/IP協(xié)議棧學(xué)習(xí)筆記（第六天：SPI通信協(xié)議學(xué)習(xí)一）

今天我們學(xué)習(xí)一下W5500使用的通訊接口，SPI協(xié)議。SPI，中文串行外圍設(shè)備接口，SPI總線是在物理上是通過接在外圍設(shè)備微控制單元上的同步串行端口的模塊來實現(xiàn)。他允許MCU以全雙工的同步串行方式，與各種外圍設(shè)備進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信。

SPI實為高速同步串行口。收發(fā)同步，可同步進(jìn)行。

SPI在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約芯片的管腳。

“SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入），SDO（數(shù)據(jù)輸出），SCK（時鐘），CS（片選）。

（1）SDO – 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入

（2）SDI – 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出

（3）SCLK – 時鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生

（4）CS – 從設(shè)備使能信號，由主設(shè)備控制

其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預(yù)先規(guī)定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個SPI設(shè)備成為可能?！?/p>

SPI是串行傳輸協(xié)議，數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)?，而確定傳輸位的就是SCK信號，有他來產(chǎn)生脈沖信號，SDI和SDO則是基于這個脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)的輸出通過SDO線，數(shù)據(jù)在時鐘上升沿或下降沿改變，在緊接著的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數(shù)據(jù)傳輸，所以要完成8位數(shù)據(jù)的傳輸，至少8次的時鐘信號改變。但SCK時鐘線只受主設(shè)備控制，從設(shè)備不能控制信號線。與普通的串行通信不同的是，普通的串行通信通訊一次至少8位，而SPI允許一位一位的傳輸，甚至允許暫停。主設(shè)備通過SCK時鐘的控制可以完成對通信的控制。SPI還有一個數(shù)據(jù)交換協(xié)議：因為SPI的數(shù)據(jù)輸入和輸出線獨立，所以允許同時完成數(shù)據(jù)的輸入輸出。在點對點的通信中，SPI接口不需要進(jìn)行尋址操作，且為全雙工通信，所以簡單高效。但是SPI接口沒有指定的流控制，沒有應(yīng)答機(jī)制確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù)。

在對應(yīng)的接口上，

MOSI：主出/從入

MISO：注入/從出

SCK：串行時鐘

SS：叢屬選擇

而SS的引腳數(shù)決定了可連到總線上的器件數(shù)量。

SPI傳輸串行數(shù)據(jù)是首先傳輸最高位，波特率可達(dá)到5Mbps

總線包括一根串行同步時鐘信號線以及兩根數(shù)據(jù)線

“SPI模塊為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進(jìn)行配置，時鐘極性（CPOL）對傳輸協(xié)議沒有重大的影響。如果 CPOL="0"，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時鐘的第一個跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設(shè)音時鐘相位和極性應(yīng)該一致”

CPHA = 1，就表示數(shù)據(jù)的輸出是在一個時鐘周期的第一個沿上，至于這個沿是上升沿還是下降沿，這要看CPOL的值而定，CPOL=1那就是下降沿，反之就是上升沿，數(shù)據(jù)的采樣就是在第二個沿上

CPHA = 0，就表示數(shù)據(jù)的采樣是在一個時鐘周期的第一個沿上，那么數(shù)據(jù)的輸出就在第二個沿上了

實際就是時鐘的高有效與低有效。

代碼實現(xiàn)又要待到明日

P.S.做了一周了，中間間斷了一天，但也不是遠(yuǎn)離了學(xué)習(xí)。雖然這個可能不用去從軟件協(xié)議棧入手，但是還是覺得去了解之后會有更大的幫助。之前51單片機(jī)學(xué)的真的蠻差的，以至于現(xiàn)在在面前的代碼并不能了解他的意思，或者做一些東西很迷。大三了，身邊的人已經(jīng)有大量的代碼經(jīng)驗，自己卻做的太少，哪怕現(xiàn)在轉(zhuǎn)一個工程都要這么費勁。想法很多，實現(xiàn)的能力達(dá)不到。眼高手低真的累，希望這兩天能讓我走出迷茫吧...