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#SPI通信协议

#SPI基础概念

#SPI通信模式         

#SPI通信时序类型

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                前言：本篇笔记参考嘉立创的开发文档，连接放在最后。

#SPI通信协议

#SPI基础概念

        Serial Peripheral Interface  缩写SPI  翻译：串行外设接口  同步串行通信协议（数据线上的数据帧是bit为单位传输，一条传输数据线），的一种 高速 全双工（A B 双方可以同时发送信息 像vx聊天软件） 同步的通信总线，支持一主多从 （一个主设备多个从设备）但这种通信方式通常用在短距离通信 。

        在通信的过程中，主设备是通信的发起方和控制方，从设备只能接受与响应主设备的命令还有传输的数据，通过使用片选信号来选择与指定的的从设备进行通信。

        SPI通信方式，硬件连接通过四根线，SCLK   MOSI  MISO  CS  通过这四根线，连接主机跟从机，所以当我们看到用的模块上有  SCLK  MOSI  MISO  CS  这四根引脚，就能反过来确定模块使用的是SPI通信方式。

        SPI这种通信方式通常应用在 存储芯片 EEPROM  SRAM  SD卡使用SPI通信，读写存储芯片里面的数据到主控制器，还有 OLED屏幕  LCD屏幕 也是用SPI通信，大部分LCD屏幕使用的是并口通信。

通信线	说明
SCLK	时钟线，也叫做SCK。由主机产生时钟信号，使用相同时钟，同步通信协议。
MOSI	master output slave input    主设备输出从设备输入线，也叫做SDO。意为主机向从机发送数据。
MISO	master input slave output  主设备输入从设备输出线，也叫做SDI。意为主机接收从机的数据。
CS	片选线，也叫做NSS。从机使能信号，由主机控制。当我们的主机控制某个从机时，需要将从机对应的片选引脚电平拉低或者是拉高，就代表选择对应的从机。

       SPI这种通信方式跟IIC一样，是分软件SPI和硬件SPI的，下面进行相关介绍，一般模块之间使用SPI通信也是通过，软件SPI进行通信，传输数据，硬件SPI对于初学者来说，了解即可。

        软件SPI：通过软件程序，控制GPIO引脚去模拟，SPI通信 收发数据  起始  结束的通信时序，完成SPI通信，这种方式效率没有硬件SPI 高，但是大多数只要支持GPIO的开发板上就能使用SPI进行通信，局限性没有那么大，相对于硬件SPI来讲。

        硬件SPI：通过MCU芯片内部集成 电路  控制寄存器 来控制SPI通信时序单元，这种通信方式依靠芯片内部集成的电路，如果芯片内部没有集成，这种通信电路，就不能进行通信。初次之外硬件SPI通信支持 中断  DMA  硬件缓冲区  高速传输。

                   

#SPI通信模式         

        SPI 一对一通信：这里SS代表的就是CS片选信号一样的，连接方式如下图所示，这种通信方式主机能控制的CS片选信号只有一个。

        SPI 一对多通信：这个时候主设备通过片选信号（CS），选择需要通信的从机，时钟线的连接保证这主设备和从设备之间，能够同步传输数据，通过选择不同的片选信号（CS），能够与不同的从机进行通信。

           

#SPI通信时序类型

           SPI协议传输规则，通过时钟极性（CKPL）和相位（CKPH），分别控制，时钟极性（CKPL）和相位（CKPH）控制了时钟电平还有数据采样方式。

时钟极性（CKPL）特性：

        CKPL = 0：时钟信号在空闲状态（没有传输数据）下是低电平。

        CKPL = 0：时钟在空闲状态（没有传输数据）下是高电平。   

        总结：CKPL（时钟极性）这个表示位，用来控制时钟信号在空闲状态下的电平。    

时钟相位（CKPH）特性：

         CKPH = 0：数据采样发生在时钟变化的第一个边沿，数据更新发生在第二个边沿

         CKPH = 0：数据更新发生在第一个时钟变化边沿，采样发生在第二个时钟边沿。

        总结：CKPH（相位）这个标志位，用来定义数据采样和更新发生在时钟信号的那一个边沿上。

        上面的 采样 跟 更新 可以近似成从机接受数据 主机或从机发送下一个 位（bit）数据帧，通过选择这两个标志位，可以组合成四种SPI通信的模式，去进行通信下面分别介绍。

SPI通信方式0：

        时钟极性 （CKPL = 0）：空闲状态下时钟电平默认为为第电平。

        相位（CKPH = 0）：数据采样发生在时钟变化的第一个边沿，更新发生在第二个边沿。

SPI通信方式1：

        时钟极性 （CKPL = 0）：空闲状态下默认为低电平。

        相位（CKPH = 1）：数据更新发生在时钟变化第一个边沿，数据采样发生在第二个边沿。

SPI通信方式2：

        时钟极性（CKPL= 1）：时钟总线空闲状态下默认为高电平。

       相位（CKPH = 0）：数据采样发生在时钟变化第一个边沿，数据更新发生在第二个边沿。

SPI通信方式3：

        时钟极性（CKPL = 1）：时钟总线默认状态下为高电平。

        相位（CKPH = 1）：数据更新发生在第一个时钟边沿，数据采样发生在随后的边沿。

        这张图里面的CPOL是时钟极性  SPHA是相位，顺着虚线可以看到下面的MOSI  和MISO  这个图是不同SPI模式的不同时序图片。

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