什么是SPI

  SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，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，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200。

  SPI协议概括

  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）SDI – SerialData In，串行数据输入；

  （2）SDO – SerialDataOut，串行数据输出；

  （3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；

  （4）CS – 从设备使能信号，由主设备控制。

  什么是I2C总线

  I2C--INTER-IC串行总线的缩写，是PHILIPS公司推出的芯片间串行传输总线。它以1根串行数据线（SDA）和1根串行时钟线（SCL）实 现了双工的同步数据传输。具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线 上，通过地址来识别通信对象。

  I2C 接口的协议里面包括设备地址信息，可以同一总线上连接多个从设备，通过应答来互通数据及命令。但是传输速率有限，标准模式下可达到100Kbps，快速模式下可达到400Kbps（我们开发板一般在130Kbps），高速模式下达到4Mbps，不能实现全双工，不适合传输很多的数据。

  I2C总线是一个真正的多主机总线，总线上多个主机初始化传输，可以通过传输检测和仲裁来防止数据被破坏 。

  下来详细了解I2C总线时序：

  1.1 总线数据有效性

  I2C总线是单工，因此同一时刻数据只有一个流向，因此采样有效时钟也是单一的，是在SCL时钟的高电平采样数据。

  I2C总线上SDA数据在SCL时钟低电平是可以发生变化，但是在时钟高电平时必须稳定，以便主从设备根据时钟采样数据，如下图：

  1.2 总线空闲条件

  I2C总线上设备都释放总线（发出传输停止）后，I2C总线根据上拉电阻变成高电平，SDA SCL都是高电平。

  1.3 总线数据传输起始和结束条件

  I2C总线SCL高电平时SDA出现由高到低的跳变，标志总线上数据传输的开始条件

  I2C总线SCL高电平时SDA出现由低到高的跳变，标志总线上数据传输的结束条件

  1.4 总线数据传输顺序以及ACK应答

  I2C总线上数据传输室MSB在前，LSB在后，从示波器上看，从左向右依次读出数据即可

  I2C总线传输的数据不收限制，但是每次发到SDA上的必须是8位，并且主机发送8位后释放总线，从机收到数据后必须拉低SDA一个时钟，回应ACK表示数据接收成功，我们如果示波器上看到的波形就是每次9位数据，8bit 1bit ack。如下：

  从机收到一字节数据后，如果需要一些时间处理，则会拉低SCL，让传输进入等待状态，处理完成，释放SCL，继续传输，如下：

  1.5 总线读写时序

  数据的传输在起始条件之后，发送一个7位的从机地址，紧接着第8位是数据方向（R/ W），0-表示发送数据（写），1-表示接收数据（读）。数据传输一般由主机产生的停止位（P）终止。但是如果主机仍希望在总线上通讯，它可以产生重复起始条件（Sr），和寻址另一个从机，而不是首先产生一个停止条件。在这种传输中，可能有不同的读/写格式结合。

  I2C总线主设备读写从设备，一般都是与从设备的寄存器打交道，这个可以通过阅读从设备的datasheet获取。总线写时序如下：

  master start master addr|w slave ack master reg|w slave ack master data slave ack master restart。。master data slave nack master stop

  总线读时序如下：

  master start master addr|w slave ack master reg|w slave ack master restart master addr|r slave ack slave data master nack master stop

  总线读时序与写的不同之处在于读需要2次传输才能完成一次读取，首先要写寄存器地址到从设备，其实是写到了从设备的控制寄存器或者命令寄存器，从设备内部会根据这个地址来寻址所要操作的寄存器。

  我在读我们的bios和内核时发现，2者在总线读时序上的实现不太一样，在于第一次寄存器地址写入后，一个发的是restart，一个发的是stop，然后再start开始读取数据，示波器抓波形发现读取数据都正确，说明这2种时序都是正确的。

  I2C总线的读写时序比较固定，设备通信严格遵循协议，因此I2C总线设备驱动程序的编写也就相对简单一些。

  主要应用的I2C总线设备有touchscreen rtc 外扩io等