SPI通信协议（非原创，转载他人，用于学习）

SPI通信协议：1、SPI主从模式；2、数据信号的相位与极性；3、数据帧的格式。

一、什么是SPI？

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，同步的串行通信总线。

二、SPI优点
支持全双工通信
通信简单
数据传输速率块

三、缺点
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。

四、特点
1：高速、同步、全双工、非差分、总线式
2：主从机通信模式

五、协议通信时序详解
1、SPI主从模式

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中，所以当我们的主设备和某个从设备通信时需 
要将从设备对应的片选引脚电平拉低，即从设备的片选信号CS一般是低有效。

2、数据信号的相位与极性

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 
SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

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。

       

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。

3、数据帧格式

（1）数据传输是低位（LSB）在前，还是高位（MSB）在前；

（2）每个传输数据帧是8位数据还是16位数据。

六、内部工作机制

 SSPSR 是 SPI 设备内部的移位寄存器(Shift Register). 它的主要作用是根据 SPI 
时钟信号状态, 往 SSPBUF 里移入或者移出数据, 每次移动的数据大小由 Bus-Width 以 
及 Channel-Width 所决定.

七、软件编程配置步骤与数据收发过程