什么是SPI总线?SPI总线在通信中的作用及使用方法
ARM与嵌入式 2024-05-11

SPI总线是同步、双向、全双工的4线式串行接口总线,最早由Motorola公司提出。SPI是由“单个主设备+多个从设备”构成的系统。需要说明的是:在系统中,只要任意时刻只有一个主设备是处于激活状态的,就可以存在多个SPI主设备。常运用于EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器、数字信号处理器和数字信号解码器之间实现通信。

为了实现通信,SPI共有4条信号线,分别是:

(1)主设备出、从设备入(Master Out Slave In,MOSI):由主设备向从设备传输数据的信号线,也称为从设备输入(Slave Input/Slave Data In,SI/SDI)。

(2)主设备入、从设备出(Master In Slave Out,MISO):由从设备向主设备传输数据的信号线,也称为从设备输出(Slave Output/Slave Data Out,SO/SDO)。

(3)串行时钟(Serial Clock,SCLK):传输时钟信号的信号线。

(4)从设备选择(Slave Select,SS):用于选择从设备的信号线,低电平有效。

SPI使用方法:

上图所示芯片有2 个SPI 控制器,SPI 控制器对应SPI 主设备,每个SPI 控制器可以连接多个SPI从设备。挂载在同一个SPI 控制器上的从设备共享3 个信号引脚:SCK、MISO、MOSI,但每个从设备的CS 引脚是独立的.

主设备通过控制CS 引脚对从设备进行片选,一般为低电平有效。任何时刻,一个SPI 主设备上只有一个CS 引脚处于有效状态,与该有效CS 引脚连接的从设备此时可以与主设备通信。

所以,SPI通信方式可以使用“一主多从”的结构进行通信。每个连接到总线上的器件都有唯一的地址,主设备启动数据传输并产生时钟信号,从设备被主设备寻址,同一时刻只允许有一个主设备。

从设备的时钟由主设备通过SCLK 提供,MOSI、MISO 则基于此脉冲完成数据传输。SPI 的工作时序模式由CPOL(Clock Polarity,时钟极性)和CPHA(Clock Phase,时钟相位)之间的相位关系决定,CPOL 表示时钟信号的初始电平的状态,CPOL 为0 表示时钟信号初始状态为低电平,为1 表示时钟信号的初始电平是高电平。CPHA 表示在哪个时钟沿采样数据,CPHA 为0 表示在首个时钟变化沿采样数据,而CPHA 为1 则表示在第二个时钟变化沿采样数据。

根据CPOL 和CPHA 的不同组合共有4 种工作时序模式:CPOL=0,CPHA=0、CPOL=0,CPHA=1、CPOL=1,CPHA=0、CPOL=1,CPHA=1


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