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2021年06月21日 | 单片机学习笔记之--SPI通信基础
2021-06-21 来源：eefocus
SPI协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议，中文名即为串行外设接口。这是一种全双工的高速通讯总线，可支持同时输入输出。
通讯引脚
SPI使用3条通讯总线和1条片选线。
MOSI：Master Output Slave Input，顾名思义，即主设备输出/从设备输入。数据从主机输出到从机，主机发送数据。
MISO：Master Iutput Slave Onput，主设备输入/从设备输出，数据由从机输出到主机，主机接收数据。
SCK：即时钟信号线，用于通讯同步。该信号由主机产生，其支持的最高通讯速率为fpclk/2，即所挂载总线速率的一半。如SPI2挂载在APB1总线上，则其最高速率为36MHz / 2 = 18MHz。类似木桶效应，两个设备之间通讯时，通讯速率受限于较低速的设备。
NSS：即片选信号线，用于选择通讯的从设备，也可用CS表示。每个从设备都有一条独立的NSS信号线，主机通过将某个设备的NSS线置低电平来选择与之通讯的从设备。所以SPI通讯以NSS线电平置低为起始信号，以NSS线电平被拉高为停止信号。
起始、停止信号
图16-1
如上图，编号1和6即为起始和停止信号的发生区域。NSS电平由高变低，则产生起始信号;NSS电平由低变高，则产生停止信号。从机检测到自己的NSS线电平被置低，则开始与主机进行通讯;反之，检测到NSS电平被拉高，则停止通讯。
数据有效性
MOSI和MISO线在SCK的每个时钟周期传输一位数据，开发者可以自行设置MSB或LSB先行，不过需要保证两个通讯设备都使用同样的协定。从图16-1看到，在SCK的上升沿和下降沿时进行触发和采样。
SPI有四种通讯模式，在SCK上升沿触发，下降沿采样只是其中一种模式。四种模式的主要区别便是总线空闲时SCK的状态及数据采样时刻。这涉及到“时钟极性CPOL”和“时钟相位CPHA”，由CPOL和CPHA的组合而产生了四种的通讯模式。
CPOL、CPHA
CPOL：即在没有数据传输时，时钟的空闲状态的电平。
CPHA：即数据的采样时刻。
图16-2
SPI_CR1寄存器的CPOL和CPHA位组合配置成四种时序关系，即四种通讯模式。
如图16-2所示，如果CPOL被清0，则SCK在空闲状态保持低电平，反之被置1则保持高电平;如果CPHA位被清0，则在SCK每个时钟周期的第1个边沿(奇数边沿)进行数据位采样，反之被置1则在SCK每个时钟周期的第2个边沿(偶数边沿)采样。
如下表所示的四种SPI通讯模式。
有一点需要注意的是，主机和从机需要工作在相同的模式下才能正常通讯。
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