SPI通信
简介
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种用于串行数据通信的通信协议，通常用于连接微控制器、传感器、存储器和其他外部设备。SPI协议具有高速、全双工、点对点或多点通信的特点，通常用于需要快速数据传输的应用。以下是SPI的基本概念和工作原理：
SPI的基本概念：
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总线架构：SPI通信通常涉及一个主设备和一个或多个从设备之间的通信，它们共享一组数据线和控制线。SPI总线由以下线路组成：
- SCLK（Serial Clock）：时钟线，由主设备生成，用于同步数据传输。
- MOSI（Master Out Slave In）：主设备到从设备的数据线，用于主设备向从设备发送数据。
- MISO（Master In Slave Out）：从设备到主设 备的数据线，用于从设备向主设备发送数据。
- SS/CS（Slave Select/Chip Select）：片选线，用于选择与主设备通信的特定从设备。
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数据传输方式：SPI通信是全双工的，这意味着主设备和从设备可以同时发送和接收数据。数据按位传输，通常从8位到16位不等。
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时钟极性和相位：SPI通信的时钟极性和相位可以根据具体硬件配置进行设置。极性定义了时钟信号在空闲状态时的电平（高电平或低电平），而相位定义了数据采样的时机。
SPI的工作原理：
SPI通信的工作原理如下：
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主设备通过拉低片选线（SS/CS）来选择要与之通信的从设备。
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主设备生成时钟信号（SCLK），时钟信号的频率由主设备控制，通常在通信开始前进行设置。
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主设备同时向MOSI线发送数据，并从MISO线接收数据。数据的传输是按位进行的，主设备和从设备在每个时钟周期都将一个位发送到数据线上。
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主设备和从设备根据时钟信号的极性和相位确定数据采样的时机。通常，在时钟信号的上升沿或下降沿，数据被采样。
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通信完成后，主设备通过释放片选线来结束与从设备的通信。
SPI通信过程
- 传输数据时，数据线为高电平表示逻辑“1”，低电平表示逻辑“0”，先传送高位再传递低位，无需应答
- 采用同步通信方式，时钟线上升沿或者下降沿时发送器向数据线上发送数据，在紧接着的下降沿或者上升沿时接收器读取数据
SPI的极性和相位
极性和相位
SPI总线共有4种工作模式，取决于极性（CPOL）和相位（CPHL）
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CPOL表示SCLK空闲时的状态
- CPOL=0，空闲时SCLK为低电平
- CPOL=1，空闲时SCLK为高电平
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CPHL表示SCLK空闲时的状态
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CPHL=0，每个周期的第一个时钟沿采样
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CPHL=1，每个周期的第二个时钟沿采样
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CPOL=0 、CPHL=0
CPOL=0 、CPHL=1
CPOL=1、CPHL=0
CPOL=1 、CPHL=1
SPI的应用
SPI通信在各种应用中广泛使用，包括但不限于以下方面：
- 存储器：SPI通信可用于与闪存、EEPROM等存储设备通信。
- 传感器：许多传感器使用SPI与微控制器或其他主设备进行通信。
- 显示器：OLED、LCD等显示屏可以使用SPI接口来控制。
- 无线通信模块：SPI通信可用于与射频模块、蓝牙模块等通信。
- 嵌入式系统：SPI通信广泛用于嵌入式系统中，以连接各种外部设备。
总的来说，SPI是一种高速、全双工、灵活的串行通信协议，适用于许多嵌入式和外部设备之间的数据传输。它在硬件和软件层面上都比较简单，使得它成为许多应用中的首选通信协议。
