弄懂SPI介面

spi（serial peripheral inte***ce，序列外設介面）是motorola公司提出的一種同步序列資料傳輸標準，在很多器件中被廣泛應用。

1. 介面

spi介面經常被稱為4線序列匯流排，以主/從方式工作，資料傳輸過程由主機初始化。如圖1所示，其使用的4條訊號線分別為：

1) sclk：序列時鐘，用來同步資料傳輸，由主機輸出；

2) mosi：主機輸出從機輸入資料線；

3) miso：主機輸入從機輸出資料線；

4) ss：片選線，低電平有效，由主機輸出。

在spi匯流排上，某一時刻可以出現多個從機，但只能存在乙個主機，主機通過片選線來確定要通訊的從機。這就要求從機的miso口具有三態特性，使得該口線在器件未被選通時表現為高阻抗。

2. 資料傳輸

在乙個spi時鐘週期內，會完成如下操作：

1) 主機通過mosi線傳送1位資料，從機通過該線讀取這1位資料；

2) 從機通過miso線傳送1位資料，主機通過該線讀取這1位資料。

這是通過移位暫存器來實現的。如圖2所示，主機和從機各有乙個移位暫存器，且二者連線成環。隨著時鐘脈衝，資料按照從高位到低位的方式依次移出主機暫存器和從機暫存器，並且依次移入從機暫存器和主機暫存器。當暫存器中的內容全部移出時，相當於完成了兩個暫存器內容的交換。

3. 時鐘極性和時鐘相位

在spi操作中，最重要的兩項設定就是時鐘極性（cpol或ucckpl）和時鐘相位（cpha或ucckph）。時鐘極性設定時鐘空閒時的電平，時鐘相位設定讀取資料和傳送資料的時鐘沿。

主機和從機的傳送資料是同時完成的，兩者的接收資料也是同時完成的。所以為了保證主從機正確通訊，應使得它們的spi具有相同的時鐘極性和時鐘相位。

舉例來說，分別選取msp430控制器和oled驅動sh1101a為主從機，圖3和圖4為它們的spi時序。由圖4可知，sh1101a的spi時鐘空閒時為高電平，並且在後時鐘沿接收資料，則msp430控制器spi的設定應與此保持一致。從圖3中可以看出，要使得時鐘在空閒時為高電平，應將ucckpl置1；要使得在後時鐘沿接收資料，應將ucckph清零。

4. 優缺點

spi介面具有如下優點：

1) 支援全雙工操作；

2) 操作簡單；

3) 資料傳輸速率較高。

同時，它也具有如下缺點：

1) 需要占用主機較多的口線（每個從機都需要一根片選線）；

2) 只支援單個主機。

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SPI匯流排介面

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