SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是 Motorola 公司推出的一
种同步串行接口技术,是一种高速的,全双工,同步的通信总线。
支持全双工通信
通信简单
数据传输速率块
没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据,
所以跟IIC总线协议比较在数据可靠性上有一定的缺陷。
1):高速、同步、全双工、非差分、总线式
1):SPI的通信原理很简单,它以主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多
个从设备,需要至少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。也是所有基于SPI的设备共
有的,它们是SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
(1)SDO/MOSI – 主设备数据输出,从设备数据输入;
(2)SDI/MISO – 主设备数据输入,从设备数据输出;
(3)SCLK – 时钟信号,由主设备产生;
(4)CS/SS – 从设备使能信号,由主设备控制。当有多个从设备的时候,因为每个从设
备上都有一个片选引脚接入到主设备机中,当我们的主设备和某个从设备通信时将需
要将从设备对应的片选引脚电平拉低或者是拉高。
2):需要说明的是,我们SPI通信有4种不同的模式,不同的从设备可能在出厂是就是配
置为某种模式,这是不能改变的;但我们的通信双方必须是工作在同一模式下,所以我们
可以对我们的主设备的SPI模式进行配置,通过CPOL(时钟极性)和CPHA(时钟相位)来
控制我们主设备的通信模式,具体如下:
Mode0:CPOL=0,CPHA=0
Mode1:CPOL=0,CPHA=1
Mode2:CPOL=1,CPHA=0
Mode3:CPOL=1,CPHA=1
时钟极性CPOL是用来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态,时钟相位CPHA
是用来配置数据采样是在第几个边沿:
CPOL=0,表示当SCLK=0时处于空闲态,所以有效状态就是SCLK处于高电平时
CPOL=1,表示当SCLK=1时处于空闲态,所以有效状态就是SCLK处于低电平时
CPHA=0,表示数据采样是在第1个边沿,数据发送在第2个边沿
CPHA=1,表示数据采样是在第2个边沿,数据发送在第1个边沿
例如:
CPOL=0,CPHA=0:此时空闲态时,SCLK处于低电平,数据采样是在第1个边沿,也就是
CPOL=0,CPHA=1:此时空闲态时,SCLK处于低电平,数据发送是在第1个边沿,也就是
SCLK由低电平到高电平的跳变,所以数据采样是在下降沿,数据发送是在上升沿。
CPOL=1,CPHA=0:此时空闲态时,SCLK处于高电平,数据采集是在第1个边沿,也就是
SCLK由高电平到低电平的跳变,所以数据采集是在下降沿,数据发送是在上升沿。
CPOL=1,CPHA=1:此时空闲态时,SCLK处于高电平,数据发送是在第1个边沿,也就是
SCLK由高电平到低电平的跳变,所以数据采集是在上升沿,数据发送是在下降沿。
1 /* 2 函数功能:模拟SPI总线发送并且接收一个字节 3 函数形参:需要发送的数据 4 函数返回值:接收道的结果 5 备注:通信速度:100MHz 6 */ 7 u8 spi_send_and_recive_byte(u8 send_byte_data) 8 { 9 u8 recive_byte_data = 0; 10 u8 value = 0; 11 12 //下降沿准备数据;上升沿发送并且接收数据 13 for(value = 0; value < 8; value++) 14 { 15 CLK = 0;//让主从设备准备数据 16 if(send_byte_data & (0x80 >> value)) 17 { 18 MOSI = 1; 19 } 20 else 21 { 22 MOSI = 0; 23 } 24 CLK = 1;//让主从设备发送并且接收数据 25 recive_byte_data <<= 1; 26 recive_byte_data |= MISO; 27 } 28 29 }
需要注意的是:我们的主设备能够控制时钟,因为我们的SPI通信并不像UART或者IIC通信
那样有专门的通信周期,有专门的通信起始信号,有专门的通信结束信号;所以我们的
SPI协议能够通过控制时钟信号线,当没有数据交流的时候我们的时钟线要么是
保持高电平要么是保持低电平。
最后,再附上用IO口来模拟的四种SPI模式程序,仅作参考理解用,还要根据实际情况改写,如下:
1 //表示相关引脚高低电平,要根据实际引脚修改。 2 SSEL_D(0) SSEL_D(1) //片选 3 SCK_D(0) SCK_D(1) //时钟信号 4 MOSI_D(0) MOSI_D(1) //SDO 5 MISO_I(0) MISO_I(1) //SDI 6 #define _CPOL 1 //时钟极性 7 #define _CPHA 0 //时钟相位 8 //延时子程序 9 void delay() 10 unsigned char m,n; 11 for(n=0;n<5;n++); 12 for(m=0;m<100;m++); 13 /********************************************** 14 ***********************************************/
1 #if _CPOL==0&&_CPHA==0 //MODE 0 0 2 void SPI_Send_Dat(unsigned char dat) 3 unsigned char n; 4 for(n=0;n<8;n++) 5 SCK_D(0); 6 if(dat&0x80)MOSI_D(1); 7 else MOSI_D(0); 8 dat<<=1; 9 SCK_D(1); 10 SCK_D(0); 11 /********************************************* 12 *********************************************/ 13 unsigned char SPI_Receiver_Dat(void) 14 unsigned char n ,dat,bit_t; 15 for(n=0;n<8;n++) 16 SCK_D(0); 17 dat<<=1; 18 if(MISO_I())dat|=0x01; 19 else dat&=0xfe; 20 SCK_D(1); 21 SCK_D(0); 22 return dat; 23 #endif 24 /********************************************* 25 *********************************************/
1 #if _CPOL==0&&_CPHA==1 //MODE 0 1(上升沿准备,下降沿发送) 2 void SPI_Send_Dat(unsigned char dat) 3 unsigned char n; 4 SCK_D(0); 5 for(n=0;n<8;n++) 6 SCK_D(1); 7 if(dat&0x80)MOSI_D(1); 8 else MOSI_D(0); 9 dat<<=1; 10 SCK_D(0); 11 /********************************************* 12 *********************************************/ 13 unsigned char SPI_Receiver_Dat(void) 14 unsigned char n ,dat,bit_t; 15 for(n=0;n<8;n++) 16 SCK_D(1); 17 dat<<=1; 18 if(MISO_I())dat|=0x01; 19 else dat&=0xfe; 20 SCK_D(0); 21 SCK_D(0); 22 return dat; 23 #endif 24 /********************************************** 25 ***********************************************/
1 #if _CPOL==1&&_CPHA==0 //MODE 1 0 2 void SPI_Send_Dat(unsigned char dat) 3 unsigned char n; 4 for(n=0;n<8;n++) 5 SCK_D(1); 6 if(dat&0x80)MOSI_D(1); 7 else MOSI_D(0); 8 dat<<=1; 9 SCK_D(0); 10 SCK_D(1); 11 /********************************************* 12 *********************************************/ 13 unsigned char SPI_Receiver_Dat(void) 14 unsigned char n ,dat,bit_t; 15 for(n=0;n<8;n++) 16 SCK_D(1); 17 dat<<=1; 18 if(MISO_I())dat|=0x01; 19 else dat&=0xfe; 20 SCK_D(0); 21 SCK_D(1); 22 return dat; 23 #endif 24 /********************************************** 25 ***********************************************/
1 #if _CPOL==1&&_CPHA==1 //MODE 1 1 2 void SPI_Send_Dat(unsigned char dat) 3 unsigned char n; 4 SCK_D(1); 5 for(n=0;n<8;n++) 6 SCK_D(0); 7 if(dat&0x80)MOSI_D(1); 8 else MOSI_D(0); 9 dat<<=1; 10 SCK_D(1); 11 /************************************ 12 ************************************/ 13 unsigned char SPI_Receiver_Dat(void) 14 unsigned char n ,dat,bit_t; 15 SCK_D(0); 16 for(n=0;n<8;n++) 17 { SCK_D(0); 18 dat<<=1; 19 if(MISO_I())dat|=0x01; 20 else dat&=0xfe; 21 SCK_D(1); 22 SCK_D(1); 23 return dat; 24 #endif