SPI通信协议SPI总线学习doc.docx
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SPI通信协议SPI总线学习doc
SPI通信协议（SPI总线）学习
1、什么是SPI？
SPI是串行外设接口（SerialPeripheralInterface）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，同步的通信总线。
2、SPI优点
支持全双工通信
通信简单
数据传输速率块
3、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。
4、特点
1）：
高速、同步、全双工、非差分、总线式
2）：
主从机通信模式
5、协议通信时序详解
1）：
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机中，当我们的主设备和某个从设备通信时将需
要将从设备对应的片选引脚电平拉低或者是拉高。
2）：
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。
6、内部工作机制
SSPSR是SPI设备内部的移位寄存器（ShiftRegister）.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.
最后，再附上用IO口来模拟的四种SPI模式程序，仅作参考理解用，还要根据实际情况改写，如下：
//表示相关引脚高低电平，要根据实际引脚修改。
SSEL_D（0）SSEL_D
（1）//片选
SCK_D（0）SCK_D
（1）//时钟信号
MOSI_D（0）MOSI_D
（1）//SDO
MISO_I（0）MISO_I
（1）//SDI
#define_CPOL1//时钟极性
#define_CPHA0//时钟相位
//延时子程序
voiddelay（）
{
unsignedcharm,n;
for（n=0;nfor（m=0;m}
/**********************************************
模式零写数据
***********************************************/
#if_CPOL==0//MODE00
voidSPI_Send_Dat（unsignedchardat）
{
unsignedcharn;
for（n=0;n{
SCK_D（0）;
if（dat
elseMOSI_D（0）;
datSCK_D
（1）;
}
SCK_D（0）;
}
/*********************************************
模式零读数据
*********************************************/
unsignedcharSPI_Receiver_Dat（void）
{
unsignedcharn,dat,bit_t;
for（n=0;n{
SCK_D（0）;
datif（MISO_I（））dat|=0x01;
elsedat
SCK_D
（1）;
}
SCK_D（0）;
returndat;
}
#endif
/*********************************************
模式一写数据
*********************************************/
#if_CPOL==0//MODE01
voidSPI_Send_Dat（unsignedchardat）
{
unsignedcharn;
SCK_D（0）;
for（n=0;n{
SCK_D
（1）;
if（dat
elseMOSI_D（0）;
datSCK_D（0）;
}
}
/*********************************************
模式一读数据
*********************************************/
unsignedcharSPI_Receiver_Dat（void）
{
unsignedcharn,dat,bit_t;
for（n=0;n{
SCK_D
（1）;
datif（MISO_I（））dat|=0x01;
elsedat
SCK_D（0）;
}
SCK_D（0）;
returndat;
}
#endif
/**********************************************
模式二写数据
***********************************************/
#if_CPOL==1//MODE10
voidSPI_Send_Dat（unsignedchardat）
{
unsignedcharn;
for（n=0;n{
SCK_D
（1）;
if（dat
elseMOSI_D（0）;
datSCK_D（0）;
}
SCK_D
（1）;
}
/*********************************************
模式二读数据
*********************************************/
unsignedcharSPI_Receiver_Dat（void）
{
unsignedcharn,dat,bit_t;
for（n=0;n{
SCK_D
（1）;
datif（MISO_I（））dat|=0x01;
elsedat
SCK_D（0）;
}
SCK_D
（1）;
returndat;
}
#endif
/**********************************************
模式三写数据
***********************************************/
#if_CPOL==1//MODE11
voidSPI_Send_Dat（unsignedchardat）
{
unsignedcharn;
SCK_D
（1）;
for（n=0;n{
SCK_D（0）;
if（dat
elseMOSI_D（0）;
datSCK_D
（1）;
}
}
/************************************
模式三读数据
************************************/
unsignedcharSPI_Receiver_Dat（void）
{
unsignedcharn,dat,bit_t;
SCK_D（0）;
for（n=0;n{SCK_D（0）;
datif（MISO_I（））dat|=0x01;
elsedat
SCK_D
（1）;
}
SCK_D
（1）;
returndat;
}
#endif
voidmain（）
{
SPI_Init（）;
DDRB=0XFF;
//#if_CPOL
//SCK_D（0）;
//#endif
while
（1）
{
//SSEL_D（0）;
//SPI_Send_Dat（0x01）;
//SPI_Send_Dat（0x31）;
//SSEL_D
（1）;
SSEL_D（0）;
SPI_Send_Dat（0x81）;
PORTB=SPI_Receiver_Dat（）;
SSEL_D
（1）;
//delay（）;
}
}
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