SPI学习笔记

总线介绍

SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外设接口。SPI协议主要作为主控芯片去配置外围芯片的接口协议。SPI接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI是一种高速的，全双工，同步，串行，主从结构通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。

SPI仅定义了传输的信息，并未对传输的数据内容含义进行定义，用户需查阅相关产品的datasheet查看；

SPI知识点说明

总线说明

SPI存在四个接口；

SCK：时钟信号，同步传输，用以指示接收端接收数据；
SS_n：片选信号，在一主多从情况下，指示主机访问的是哪一个slave。一般为低有效数据；
MOSI：master output slave input。主机对外输出数据的端口，slave接收数据端口；
MISO:master input slave output.主机接收从机返回数据，从机输出数据；

时钟极性、采样设定

可通过设计完成在数据发送、接收与时钟沿的关系；

CPOL：表示当SCLK空闲idle的时候，其电平的值是低电平0还是高电平1；
CPHA：表示对应着数据采样是在第几个边沿（edge），是第一个边沿还是第二个边沿，0对应着第一个边沿，1对应着第二个边沿；

存在以下情况：

CPOL，CPHA == （0,0）：即SCLK默认条件下为0，数据采样发送在第一个沿，也就是上升沿；对应的数据发送即为时钟下降沿。
CPOL，CPHA == （0,1）：即SCLK默认条件下为0，数据采样发送在第二个沿，也就是下降沿；对应的数据发送即为时钟上升沿。
CPOL，CPHA == （1,0）：即SCLK默认条件下为1，数据采样发送在第一个沿，也就是下降沿；对应的数据发送即为时钟上升沿。
CPOL，CPHA == （1,1）：即SCLK默认条件下为1，数据采样发送在第二个沿，也就是上升沿；对应的数据发送即为时钟下降沿。

SPI数据含义

spi协议仅定义了数据传输的途径，对该路径中传输的数据具体是什么含义没有做定义。如参考文档中spi中就存在起始位、数据位、操作位、地址等；但本身SPI并没有这些规定；
SPI可以理解成信使仅负责将发送端期望发送的数据顺利的送到目的端，对应信件中的内容还是由发端、接收端的规则制定；

SPI和IIC的对比

SPI是全双工，而IIC是半双工。
IIC支持多主机多从机模式，而SPI只能有一个主机。
从GPIO占用上来看，IIC占用更少的GPIO，更节省资源。
SPI的数据位宽更灵活，可以根据需要选择多位数据宽度。
SPI协议没有响应机制，主机无法得知从机是否接收到所发的数据，如果不采取一些方法的话可能会导致数据丢帧。
正是因为没有复杂的响应机制，SPI协议可以做到非常高的速率(上百兆)，每一个SCK都可以进行数据的传输，通过引入CRC校验等校验方法，可以即高速传输数据，又能保持数据的准确度。
IIC通过器件地址来选择从机，从机数量的增加不会导致GPIO的增加，而SPI通过CS选择从机，每增加一个从机就要多占用一个GPIO，当然也可以通过加入译码器来实现多从机控制。
两者大多都应用于板内器件短距离通讯。