SPI串行通信协议.doc

同步串行外设接口(SPI)是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线,该总线大量用在与EEPROM、ADC、FRAM和显示驱动器之类的慢速外设器件通信。SPI(SerialPeripheralInterface)是一种串行串行同步通讯协议,由一个主设备和一个或多个从设备组成,主设备启动一个与从设备的同步通讯,从而完成数据的交换。SPI接口由SDI(串行数据输入),SDO(串行数据输出),SCK(串行移位时钟),CS(从使能信号)四种信号构成,CS决定了唯一的与主设备通信的从设备,如没有CS信号,则只能存在一个从设备,主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时,数据由SDO输出,SDI输入,数据在时钟的上升或下降沿由SDO输出,在紧接着的下降或上升沿由SDI读入,这样经过8/16次时钟的改变,完成8/16位数据的传输。总线协议该总线通信基于主-从(所有的串行的总线均是这样,USB,IIC,SPI等)配置,而且下面提到的方向性的操作合指代全部从主设备的角度说得。它有以下4个信号:MOSI:主出/从入MISO:主入/从出SCK:串行时钟SS:从属选择;芯片上“从属选择”(slave-select)的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。在SPI传输中,数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲(好像也可以是IO上的电平的模拟时钟),摩托罗拉没有定义任何通用SPI的时钟规范。然而,最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数,CPOL定义SPI串行时钟的活动状态,而CPHA定义相对于SO-数据位的时钟相位。CPOL和CPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。数据方向和通信速度SPI传输串行数据时首先传输最高位。波特率可以高达5Mbps,具体速度大小取决于SPI硬件。例如,Xicor公司的SPI串行器件传输速度能达到5MHz。SPI总线接口及时序SPI总线包括1根串行同步时钟信号线以及2根数据线。SPI模块为了和外设进行数据交换,根据外设工作要求,其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置,时钟极性(CPOL)对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0,串行同步时钟的空闲状态为低电平;如果CPOL=1,串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位(CPHA)能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0,在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据被采样;如果CPHA=1,在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。SPI接口时序如图3、图4所示。SPI是一个环形总线结构,由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成,其时序其实很简单,主要是在sck的控制下,两个双向移位寄存器进行数据交换。假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据,上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。那么第一个上升沿来的时候数据将会是sdo=1;寄存器=0101010x。下降沿到来的时候,sdi上的电平将所存到寄存器中去,那么这时寄存器=0101010,sdi,这样在8个时钟脉冲以后,两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成里一个spi时序。例子假设主机和从机初始化就绪:并且主机的sbuff=0xaa(),从机的sbuff=0x55(01010101),下面将分步对spi的8