【硬見(jiàn)小百科】SPI總線(xiàn)是什么？

SPI全稱(chēng)是串行外設(shè)接口（Serial Peripheral Interface），是由Motorola提出的一種全雙工（全雙工指可以同時(shí)（瞬時(shí)）進(jìn)行信號(hào)的雙向傳輸（A→B且B→A））同步串行通信接口，通信波特率可以高達(dá)5Mbps，但具體速度大小取決于SPI硬件。

SPI總線(xiàn)只需四條線(xiàn)就可以完成MCU與各種外圍器件的通訊。

1）MOSI（SDI )–Master數(shù)據(jù)輸出,Slave數(shù)據(jù)輸入；

2）MISO (SDO)– Master數(shù)據(jù)輸入,Slave數(shù)據(jù)輸出；

3）SClK– 時(shí)鐘信號(hào),由Master產(chǎn)生；

4）/CS– Slave使能信號(hào),由Master控制。

SPI通信就是采用這樣的主從模式（Master-Slave）架構(gòu)，一般為一個(gè)Master和多個(gè)Slave的應(yīng)用模式。切記，誰(shuí)為主，誰(shuí)提供SCLK時(shí)鐘信號(hào)。

SPI通訊就需要這四根線(xiàn)。其中，CS是控制芯片是否被選中的，也就是說(shuō)只有片選信號(hào)為預(yù)先規(guī)定的使能信號(hào)時(shí)，對(duì)此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線(xiàn)上連接多個(gè)SPI設(shè)備成為可能。接下來(lái)再負(fù)責(zé)通訊的3根線(xiàn)就可以了。

SPI也是串行通訊協(xié)議，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)是一位一位的傳輸?shù)?。這就是SCLK時(shí)鐘線(xiàn)存在的原因，由SCLK提供時(shí)鐘脈沖，SDI，SDO則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。操作時(shí)序很簡(jiǎn)單，如下：

看見(jiàn)時(shí)序圖了，就知道怎么通訊了。SPI接口在Master控制下產(chǎn)生的從器件使能信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，兩個(gè)雙向移位寄存器按位傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，傳輸數(shù)據(jù)高位在前，低位在后（MSB first）。在SCK的下降沿上數(shù)據(jù)改變，上升沿一位數(shù)據(jù)被存入移位寄存器。

換個(gè)說(shuō)法，SPI是一個(gè)環(huán)形總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，主要是在sck的控制下，兩個(gè)雙向移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。對(duì)于主機(jī)來(lái)說(shuō)，上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。

上升沿到來(lái)的時(shí)候，sdi上的電平將被發(fā)送到從設(shè)備的寄存器中。從M_Sbuff寄存器的7位，發(fā)送到S_Sbuff寄存器的0位;

下降沿到來(lái)的時(shí)候，sd噢上的電平將被接收到主設(shè)備的寄存器中。從S_Sbuff寄存器的7位，發(fā)送到M_Sbuff寄存器的0位;

一個(gè)完整的傳送周期是16位，即兩個(gè)字節(jié)，因?yàn)?，首先主機(jī)要發(fā)送命令過(guò)去，然后從機(jī)根據(jù)主機(jī)的命令準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，主機(jī)在下一個(gè)8位時(shí)鐘周期才把數(shù)據(jù)讀回來(lái)。

SPI總線(xiàn)比IIC總線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)省事。之前用過(guò)的IIC通訊，又有起始位，又有停止位的。SPI比較豪爽，對(duì)于主機(jī)來(lái)說(shuō)，有上升沿就寫(xiě)一位，有下降沿就讀一位。因?yàn)檫@樣，SPI能夠不等8位數(shù)據(jù)都傳完就停止。沒(méi)有了主機(jī)發(fā)出的SCLK脈沖，就不再有數(shù)據(jù)交換了。需要注意的是：我們的主設(shè)備能夠控制時(shí)鐘，因?yàn)槲覀兊腟PI通信并不像UART或者IIC通信那樣有專(zhuān)門(mén)的通信周期，有專(zhuān)門(mén)的通信起始信號(hào)，有專(zhuān)門(mén)的通信結(jié)束信號(hào)；所以我們的SPI協(xié)議能夠通過(guò)控制時(shí)鐘信號(hào)線(xiàn)，當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)交流的時(shí)候我們的時(shí)鐘線(xiàn)要么是保持高電平要么是保持低電平。