SPI总线协议

SPI总线协议

0. 概述

• 数据线:
  
  SCL ：同步时钟线，用于控制时序，可通过CPOL设置极性
  
  MOSI ：主机发送-从机接收 数据线
  
  MISO ：主机接收-从机发送 数据线
  
  CS/NSS：片选信号线，低电平有效，但是每个从设备都想要一根CS线，占用引脚多

• 支持全双工通信

• 高速片上通信协议：
  
  支持MHz级速率（取决于设备）

  波特率 = SCK 时钟频率

1. 四个参数

1. LSB/MSB: 大端小端选择

示例:(如下图)

2. 8-bit/16bit: 字长选择

3. 时钟极性(CPOL):

• CPOL = 0：SCL空闲状态为低电平

• CPOL = 1：SCL空闲状态为高电平

  示例:(如下图)
  
  

4. 时钟相位(CPHA):

• CPHA= 0：在时钟信号SCK的第一个跳变沿采样

• CPHA = 1：在时钟信号SCK的第二个跳变沿采样

示例:(如下图)

2. 四种时钟模式

• tip：若发送数据在上升沿，则接收数据在下降沿，反之

模式	CPOL	CPHA	SCL 空闲电平	主设备更新数据（MOSI）	主设备采样数据（MISO）	从设备采样数据（MOSI）	从设备更新数据（MISO）
0	0	0	低电平	下降沿	上升沿	上升沿	下降沿
1	0	1	低电平	上升沿	下降沿	下降沿	上升沿
2	1	0	高电平	上升沿	下降沿	下降沿	上升沿
3	1	1	高电平	下降沿	上升沿	上升沿	下降沿

3. 多从机模式

3.1 多CS模式 ：每个从机都需要一根单独的CS线

3.2 菊花链(环形)拓扑：

• 菊花链的最大缺点是因为是信号串行传输，所以一旦数据链路中的某设备发生故障的时候，它下面优先级较低的设备就不可能得到服务了；
• 另一方面，距离主机越远的从机，获得服务的优先级越低，数据的转发次数越多，所以需要安排好从机的优先级

4.优缺点：

4.1 优点：

• 全双工串行通信
• 通信速率高
• 配置简单
• 硬件结构简单，从机使用主机时钟

4.2 缺点

• 通常只支持一个主机
• 需要更多的引脚
• 没有物理层的错误检测协议
• 没有硬件从机应答信号
• 通信距离短(片上通信)

5.参考链接

SPI协议详解（图文并茂+超详细） - 知乎

图片来源：B站up主 铁头山羊