SPI接口

SPI(Serial Peripheral Interface--串列外設接口)匯流排系統是一種同步串列外設接口，它可以使MCU與各種外圍設備以串列方式進行通信以交換信息。SPI匯流排可直接與各個廠家生產的多種標準外圍器件相連，包括FLASHRAM、網路控制器、LCD顯示驅動器、A/D轉換器和MCU等。該接口一般使用4條線：串列時鐘線（SCLK）、主機輸入/從機輸出數據線MISO、主機輸出/從機輸入數據線MOSI和低電平有效的從機選擇線NSS。

基本介紹

• 中文名：串列外設接口
• 外文名：Serial Peripheral Interface(SPI)
• 簡稱：SPI
• 類別：接口

套用

SPI接口的全稱是"Serial Peripheral Interface"，意為串列外圍接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要套用在EEPROM、FLASH、實時時鐘、AD轉換器，還有數位訊號處理器和數位訊號解碼器之間。

SPI接口是在CPU和外圍低速器件之間進行同步串列數據傳輸，在主器件的移位脈衝下，數據按位傳輸，高位在前，低位在後，為全雙工通信，數據傳輸速度總體來說比I2C匯流排要快，速度可達到幾Mbps。

特點

信號線少，協定簡單，相對數據速率高。

接口信號

（1）MOSI – 主器件數據輸出，從器件數據輸入

多個從器件硬體連線示意圖

（2）MISO – 主器件數據輸入，從器件數據輸出

（3）SCLK –時鐘信號，由主器件產生,最大為fPCLK/2，從模式頻率最大為fCPU/2

（4）NSS – 從器件使能信號，由主器件控制,有的IC會標註為CS(Chip select)

在點對點的通信中，SPI接口不需要進行定址操作，且為全雙工通信，顯得簡單高效。在多個從器件的系統中，每個從器件需要獨立的使能信號，硬體上比I2C系統要稍微複雜一些。

SPI接口在內部硬體實際上是兩個簡單的移位暫存器，傳輸的數據為8位，在主器件產生的從器件使能信號和移位脈衝下，按位傳輸，高位在前，低位在後。如下圖所示，在SCLK的上升沿上數據改變，同時一位數據被存入移位暫存器。

原理圖

最後，SPI接口的一個缺點：沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。

接口內部硬體連線圖

工作模式

SPI有四種工作模式,各個工作模式的不同在於SCLK不同, 具體工作由CPOL,CPHA決定

通訊時序圖

CPOL: (Clock Polarity),時鐘極性

當CPOL為0時,時鐘空閒時電平為低;

當CPOL為1時,時鐘空閒時電平為高;

CPHA:(Clock Phase),時鐘相位

當CPHA為0時,時鐘周期的上升沿採集數據，時鐘周期的下降沿輸出數據;

當CPHA為1時,時鐘周期的下降沿採集數據，時鐘周期的上升沿輸出數據;

CPOL和CPHA，分別都可以是0或時1，對應的四種組合就是：

四種工作模式現如下:

四種工作模式