SPI通信总线的原理及工作过程简单分析

概况：

SPI, 串行外围设备接口。高速的，全双工的，同步通信总线。有四个引脚：SDI(数据输入)，SDO(数据输出)，SCLK(时钟)，CS(片选)。

应用：

常作为单片机外设芯片串行扩展接口，主要应用于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。

通信原理：

以主从方式工作

MOSI(SDO)：主器件数据输出，从器件数据输入。

MISO(SDI)：主器件数据输入，从器件数据输出。

SCLK ：时钟信号，由主器件产生。

SPI串行传输，数据一位一位从MSB或LSB开始传输，产生相应的脉冲沿时，MOSI,MISO才进行数据传输。

CS：从器件使能信号，由主器件控制。

CS控制芯片是否被选中，只有片选信号为实现约定的使能信号时(高电位或地电位)，对此芯片的操作才有效，这也就允许同一总线上连接多个SPI设备。

工作过程：

SPI可以用全双工通信方式同时发送和接收8(16)位数据，过程如下：

主机启动发送过程，送出时钟脉冲信号——>主移位寄存器的数据通过SDO移入到从移位寄存器，同时从移位寄存器中的数据通过SDI移人到主移位寄存器中——>8(16)个时钟脉冲过后，时钟停顿，主移位寄存器中的8(16)位数据全部移人到从移位寄存器中，随即又被自动装入从接收缓冲器中，从机接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”。同理，从移位寄存器中的8位数据全部移入到主寄存器中，随即又被自动装入到主接收缓冲器中.主接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”——>主CPU检测到主接收缓冲器的满标志位或者中断标志位置1后，就可以读取接收缓冲器中的数据。同样，从CPU检测到从接收缓冲器满标志位或中断标志位置1后，就可以读取接收缓冲器中的数据，这样就完成了一次相互通信过程。

SPI总线接口及时序

SPI输出串行同步时钟极性和相位可以根据外设工作要求进行配置。

若CPOL = 0，串行同步时钟的空闲状态为低电平;

若CPOL = 1，串行同步时钟的空闲状态为高电平;

时序如下 

若CPHA = 0，在串行同步时钟的第一个跳变沿(上升或下降)数据将被采样;

若CPHA = 1，在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据将被采样;

时序如下： 

SPI主模块与与之通信的外设空闲状态的极性和时钟相位应该一致。