簡(jiǎn)單分享一下spi通信原理是什么

SPI 是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。是Motorola(摩托羅拉)首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI是一種單主機(jī)、高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，主要應(yīng)用在 EEPROM，F(xiàn)LASH，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，AD轉(zhuǎn)換器，還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。SPI分為主、從兩種模式，一個(gè)SPI通訊系統(tǒng)需要包含一個(gè)(且只能是一個(gè))主設(shè)備，一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備。提供時(shí)鐘的為主設(shè)備(Master)，接收時(shí)鐘的設(shè)備為從設(shè)備(Slave)，SPI接口的讀寫操作，都是由主設(shè)備發(fā)起。當(dāng)存在多個(gè)從設(shè)備時(shí)，通過各自的片選信號(hào)進(jìn)行管理。 SPI是全雙工且SPI沒有定義速度限制，一般的實(shí)現(xiàn)通常能達(dá)到甚至超過10 Mbps

SPI 接口一般使用 4 條線通信：

MISO 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出。

MOSI 主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入。

SCLK 時(shí)鐘信號(hào)，由主設(shè)備產(chǎn)生。

CS 從設(shè)備片選信號(hào)，由主設(shè)備控制。

SPI允許至少有一個(gè)主機(jī)，一般都是一個(gè)主機(jī)多個(gè)從機(jī)，當(dāng)只有一個(gè)從機(jī)時(shí)：

這站圖來自于STM32參考手冊(cè)，這個(gè)應(yīng)該是STM雙機(jī)通訊的接線，而且主機(jī)從機(jī)都工作在硬件模式(對(duì)于雙擊通訊不太懂)，一會(huì)兒再聊移位寄存器的原理，現(xiàn)在先看個(gè)大概接法。

當(dāng)有多個(gè)從機(jī)時(shí)，每個(gè)從機(jī)單獨(dú)接一個(gè)片選信號(hào)：

這個(gè)圖片很好的描述了主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備的接線

STM32中的SPI_CR寄存器的CPOL和CPHA位，能夠組合成四種可能的時(shí)序關(guān)系。

CPOL=0：SCLK=0時(shí)處于空閑態(tài);CPOL=1：SCLK=1時(shí)處于空閑態(tài);

CPHA=0：數(shù)據(jù)采樣在第1個(gè)邊沿;CPHA=1：數(shù)據(jù)采樣在第2個(gè)邊沿。

CPOL與CPHA各有兩種狀態(tài)，所以可以組成四種不同的工作方式。

為了能讓主機(jī)與從機(jī)正常通訊，主機(jī)與從機(jī)應(yīng)當(dāng)設(shè)置為相同的模式，一般從機(jī)是出場(chǎng)就固定好的(一般在手冊(cè)的SPECIFICATIONS->

TIMING CHARACTERISTICS中說明 )，我們要做的就是在SPI初始化時(shí)設(shè)置成與從機(jī)相同的工作方式。至于他不同模式時(shí)的時(shí)序圖，一百度就能搜到，我覺得也不是重點(diǎn)，重點(diǎn)是你能在手冊(cè)找到從機(jī)是哪種工作方式。

SPI的三種模式

SPI工作在3中模式下，分別是運(yùn)行、等待和停止。

運(yùn)行模式(Run Mode)

這是基本的操作模式

等待模式(Wait Mode)

SPI工作在等待模式是一種可配置的低功耗模式，可以通過SPICR2寄存器的SPISWAI位進(jìn)行控制。在等待模式下，如果SPISWAI位清0，SPI操作類似于運(yùn)行模式。如果SPISWAI位置1，SPI進(jìn)入低功耗狀態(tài)，并且SPI時(shí)鐘將關(guān)閉。如果SPI配置為主機(jī)，所有的傳輸將停止，但是會(huì)在CPU進(jìn)入運(yùn)行模式后重新開始。如果SPI配置為從機(jī)，會(huì)繼續(xù)接收和傳輸一個(gè)字節(jié)，這樣就保證從機(jī)與主機(jī)同步。

停止模式(Stop Mode)

為了降低功耗，SPI在停止模式是不活躍的。如果SPI配置為主機(jī)，正在進(jìn)行的傳輸會(huì)停止，但是在CPU進(jìn)入運(yùn)行模式后會(huì)重新開始。如果SPI配置為從機(jī)，會(huì)繼續(xù)接受和發(fā)送一個(gè)字節(jié)，這樣就保證了從機(jī)與主機(jī)同步

SPI通訊的優(yōu)勢(shì)

· 全雙工串行通信;

· 高速數(shù)據(jù)傳輸速率。

· 簡(jiǎn)單的軟件配置;

· 極其靈活的數(shù)據(jù)傳輸，不限于8位，它可以是任意大小的字;

· 非常簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)。從站不需要唯一地址(與I2C不同)。從機(jī)使用主機(jī)時(shí)鐘，不需要精密時(shí)鐘振蕩器/晶振(與UART不同)。不需要收發(fā)器(與CAN不同)。

SPI的缺點(diǎn)

· 沒有硬件從機(jī)應(yīng)答信號(hào)(主機(jī)可能在不知情的情況下無處發(fā)送);

· 通常僅支持一個(gè)主設(shè)備;

· 需要更多的引腳(與I2C不同);

· 沒有定義硬件級(jí)別的錯(cuò)誤檢查協(xié)議;

· 與RS-232和CAN總線相比，只能支持非常短的距離;