SPI通信總線的原理及工作過程簡單分析

概況：

SPI, 串行外圍設(shè)備接口。高速的，全雙工的，同步通信總線。有四個引腳：SDI(數(shù)據(jù)輸入)，SDO(數(shù)據(jù)輸出)，SCLK(時鐘)，CS(片選)。

應(yīng)用：

常作為單片機外設(shè)芯片串行擴展接口，主要應(yīng)用于EEPROM,FLASH,實時時鐘，AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間。

通信原理：

以主從方式工作

MOSI(SDO)：主器件數(shù)據(jù)輸出，從器件數(shù)據(jù)輸入。

MISO(SDI)：主器件數(shù)據(jù)輸入，從器件數(shù)據(jù)輸出。

SCLK ：時鐘信號，由主器件產(chǎn)生。

SPI串行傳輸，數(shù)據(jù)一位一位從MSB或LSB開始傳輸，產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖沿時，MOSI,MISO才進行數(shù)據(jù)傳輸。

CS：從器件使能信號，由主器件控制。

CS控制芯片是否被選中，只有片選信號為實現(xiàn)約定的使能信號時(高電位或地電位)，對此芯片的操作才有效，這也就允許同一總線上連接多個SPI設(shè)備。

工作過程：

SPI可以用全雙工通信方式同時發(fā)送和接收8(16)位數(shù)據(jù)，過程如下：

主機啟動發(fā)送過程，送出時鐘脈沖信號——>主移位寄存器的數(shù)據(jù)通過SDO移入到從移位寄存器，同時從移位寄存器中的數(shù)據(jù)通過SDI移人到主移位寄存器中——>8(16)個時鐘脈沖過后，時鐘停頓，主移位寄存器中的8(16)位數(shù)據(jù)全部移人到從移位寄存器中，隨即又被自動裝入從接收緩沖器中，從機接收緩沖器滿標志位(BF)和中斷標志位(SSPIF)置“1”。同理，從移位寄存器中的8位數(shù)據(jù)全部移入到主寄存器中，隨即又被自動裝入到主接收緩沖器中.主接收緩沖器滿標志位(BF)和中斷標志位(SSPIF)置“1”——>主CPU檢測到主接收緩沖器的滿標志位或者中斷標志位置1后，就可以讀取接收緩沖器中的數(shù)據(jù)。同樣，從CPU檢測到從接收緩沖器滿標志位或中斷標志位置1后，就可以讀取接收緩沖器中的數(shù)據(jù)，這樣就完成了一次相互通信過程。

SPI總線接口及時序

SPI輸出串行同步時鐘極性和相位可以根據(jù)外設(shè)工作要求進行配置。

若CPOL = 0，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為低電平;

若CPOL = 1，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平;

時序如下

若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)將被采樣;

若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)將被采樣;

時序如下：

SPI主模塊與與之通信的外設(shè)空閑狀態(tài)的極性和時鐘相位應(yīng)該一致。