2021年10月26日 | #51单片机#SPI时序初步认识

2021-10-26 来源：eefocus

SPI，全程Serial Peropheral Interface，译为串行外围设备接口，是一种高速的、全双工的、同步通信总线。

SPI常用于单片机和E2PROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器等器件的通信。SPI通信原理主要是主从方式通信，这种模式通常只有一个主机和一个或多个从机。

标准的SPI有4根线，分别是SSEL、SCLK、MISO、MOSI。

SSEL：从设备片选使能信号。若从设备为低电平使能，则当此引脚拉低后，从设备被选中，主机同被选中的从机进行通信。

SCLK：时钟信号。由主机产生，类似于I2C中的SCL。

MOSI：主机给从机发送指令或者数据的通道。

MISO：主机读取从机的状态或者数据的通道。

实际应用中，存在只使用2根或3根线的SPI。用户可以根据自己的实际需求，取舍SPI功能线。

SPI的读写时序过程有四种模式。在接触他们之前，需要学习两个名词。

CPOL：Clock Polarity，时钟的极性。整个通信过程分为空闲时刻和通信时刻。若在数据发送之前和之后SCLK的空闲状态是高电平，则CPOL = 1，若为低电平，则CPOL = 0；

CPHA ：Clock Phase，时钟相位。

同步通信的一个特点是所有数据的变化和采集都伴随着时钟沿进行。一个时钟周期必定包括一个上升沿和一个下降沿。数据从产生到稳定需要一定时间，故一般来说同一个周期内，上升沿产生的数据，在下降沿收集，下降沿产生的数据，在上升沿收集。

CPHA = 1，表示在一个时钟周期的第一个沿上，进行数据输出。CPOL = 1，该沿是下降沿。CPOL = 0，该沿是上升沿。

CPHA = 0，表示在一个时钟周期的第一个沿上，进行数据采集。CPOL = 1，该沿是下降沿。CPOL = 0，该沿是上升沿。

这里可能出现这样的情况：在第一个时钟沿就采集了第一帧数据传输的第一个bit，这个数据是何时输出的呢？情况有二：一在SSEL使能的边沿，二上一帧数据的最后一个时钟沿。有时两种情况会同时生效。

以下是这四种模式的通信时序图：

在这里插入图片描述

51单片机 SPI 时序