SPI总线 通俗易懂讲解

SPI总线组成及其工作原理SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信总线，常用于连接微控制器与外部设备，如传感器、存储器、外设等。

SPI总线由四条信号线组成，包括SCLK（串行时钟线），MOSI（主设备输出从设备输入线），MISO（主设备输入从设备输出线）和SS（片选信号线）。

以下将详细介绍SPI总线的工作原理和其组成部分。

SPI总线采用主从架构，由一个主设备（如微控制器）和一个或多个从设备（如传感器、存储器等）组成。

主设备通过SCLK产生时钟信号来驱动整个通信过程。

主设备通过MOSI线发送数据到从设备，从设备通过MISO线传输数据给主设备。

每个从设备都有一个片选信号线（SS），用于使能该从设备。

当主设备需要与一些从设备通信时，将对应的片选信号线拉低，使该从设备处于选中状态。

1.SCLK（串行时钟线）：SCLK是SPI通信中的时钟信号，由主设备通过该线产生并驱动。

SCLK信号的频率可以由主设备控制，通常可以在MHz级别。

SCLK的上升沿和下降沿都用于同步数据传输。

数据在SCLK的上升沿或下降沿的边沿进行读写操作。

2.MOSI（主设备输出从设备输入线）：MOSI是主设备输出从设备输入的数据线。

主设备通过MOSI将数据传输给从设备。

数据在每个SCLK周期的上升沿或下降沿被写入。

3.MISO（主设备输入从设备输出线）：MISO是主设备输入从设备输出的数据线。

从设备通过MISO将数据传输给主设备。

数据在每个SCLK周期的上升沿或下降沿被读取。

4.SS（片选信号线）：每个从设备都有一个对应的SS信号线。

当主设备需要与一些从设备通信时，将该从设备的SS信号线拉低，使该从设备处于选中状态。

当通信结束后，SS信号线会被拉高，表示该从设备不再被选中。

1.主设备通过控制SS信号线，选中一些从设备开始通信。

2.主设备通过SCLK产生时钟信号，并通过MOSI线发送数据给从设备。

3.从设备在SCLK的上升沿或下降沿将数据写入MISO线，传输给主设备。

串行外设接口（SPI）总线解析及应用
串行外设接口（SPI）总线是一个工作在全双工模式下的同步串行数据链路。

它可用于在单个主控制器和一个或多个从设备之间交换数据。

其简单的实施方案只使用四条支持数据与控制的信号线（图1）：
虽然表1 中的引脚名称来自摩托罗拉开发的SPI 标准，但具体集成电路的SPI 端口名称往往与图1 中所示的不同。

图1:基本SPI 总线
表1:SPI 引脚名称分配
SPI 数据速率一般在1 到70MHz 的范围内，字长为从8 位及12 位到这两个值的倍数。

数据传输一般由数据交换构成。

在主控制器向从设备发送数据时，从设备也向主控制器发送数据。

因此主控制器的内部移位寄存器和从设备都采用环形设置（图2）。

图2:双移位寄存器形成一个芯片间的环形缓存器
在数据交换之前，主控制器和从设备会将存储器数据加载至它们的内部移位寄存器。

收到时钟信号后，主控制器先通过MOSI 线路时钟输出其移位寄存器的MSB。

同时从设备会读取位于SIMO 的主控器第一位元，将其存储在存储器中，然后通过SOMI 时钟输出其MSB。

主控制器可读取位于MISO 的从设备第一位元，并将其存储在存储器中，以便后续处理。

整个过程将一直持续到所有位元完成交换，而主控器则可让时钟空闲并通过/SS 禁用从设备。

【硬见小百科】SPI总线是什么？SPI全称是串行外设接口（Serial Peripheral Interface），是由Motorola提出的一种全双工（全双工指可以同时（瞬时）进行信号的双向传输（A→B且B→A））同步串行通信接口，通信波特率可以高达5Mbps，但具体速度大小取决于SPI硬件。

SPI总线只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯。

1）MOSI（SDI ) – Master数据输出,Slave数据输入；2）MISO (SDO) – Master数据输入,Slave数据输出；3）SClK –时钟信号,由Master产生；4）/CS – Slave使能信号,由Master控制。

SPI通信就是采用这样的主从模式（Master-Slave）架构，一般为一个Master和多个Slave的应用模式。

切记，谁为主，谁提供SCLK 时钟信号。

SPI通讯就需要这四根线。

其中，CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时，对此芯片的操作才有效。

这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。

接下来再负责通讯的3根线就可以了。

SPI也是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。

这就是SCLK时钟线存在的原因，由SCLK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。

操作时序很简单，如下：看见时序图了，就知道怎么通讯了。

SPI接口在Master控制下产生的从器件使能信号和时钟信号，两个双向移位寄存器按位传输进行数据交换，传输数据高位在前，低位在后（MSB first）。

在SCK的下降沿上数据改变，上升沿一位数据被存入移位寄存器。

换个说法，SPI是一个环形总线结构，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。

对于主机来说，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。

上升沿到来的时候，sdi上的电平将被发送到从设备的寄存器中。

从M_Sbuff寄存器的7位，发送到S_Sbuff寄存器的0位;下降沿到来的时候，sd噢上的电平将被接收到主设备的寄存器中。

1、 SPI简介SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。

首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。

SPI接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

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，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。

2、 SPI特点2.1采用主-从模式(Master-Slave) 的控制方式SPI 规定了两个 SPI 设备之间通信必须由主设备 (Master) 来控制次设备 (Slave). 一个 Master 设备可以通过提供 Clock 以及对 Slave 设备进行片选 (Slave Select) 来控制多个 Slave 设备, SPI 协议还规定Slave 设备的 Clock 由 Master 设备通过 SCK 管脚提供给 Slave 设备, Slave 设备本身不能产生或控制 Clock, 没有 Clock 则 Slave 设备不能正常工作2.2采用同步方式(Synchronous)传输数据Master 设备会根据将要交换的数据来产生相应的时钟脉冲(Clock Pulse), 时钟脉冲组成了时钟信号(Clock Signal) , 时钟信号通过时钟极性 (CPOL) 和时钟相位 (CPHA) 控制着两个 SPI 设备间何时数据交换以及何时对接收到的数据进行采样, 来保证数据在两个设备之间是同步传输的.2.3数据交换(Data Exchanges)SPI 设备间的数据传输之所以又被称为数据交换, 是因为 SPI 协议规定一个 SPI 设备不能在数据通信过程中仅仅只充当一个 "发送者(Transmitter)" 或者 "接收者(Receiver)". 在每个 Clock 周期内, SPI设备都会发送并接收一个 bit 大小的数据, 相当于该设备有一个 bit 大小的数据被交换了. 一个 Slave 设备要想能够接收到 Master 发过来的控制信号, 必须在此之前能够被 Master 设备进行访问 (Access). 所以, Master 设备必须首先通过 SS/CS pin 对 Slave 设备进行片选, 把想要访问的 Slave 设备选上. 在数据传输的过程中, 每次接收到的数据必须在下一次数据传输之前被采样. 如果之前接收到的数据没有被读取, 那么这些已经接收完成的数据将有可能会被丢弃, 导致 SPI 物理模块最终失效. 因此, 在程序中一般都会在 SPI 传输完数据后, 去读取 SPI 设备里的数据, 即使这些数据(Dummy Data)在我们的程序里是无用的。

spi总线工作原理
SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种同步串行通信协议，它主要用于在微控制器或其他数字集成电路之间传输数据。

SPI总线由一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）组成。

主设备通过与从设备之间发送和接收数据的方式来与其进行通信。

SPI总线的工作原理如下：
1. 首先，主设备选择要与之通信的从设备。

这是通过在片选引脚上拉低电平来实现的。

其他从设备的片选引脚应保持高电平。

2. 接着，主设备通过时钟引脚（SCK）生成时钟信号，此时数据传输开始。

3. 主设备通过主输出(MOSI)引脚发送数据，从设备通过主输
入(MISO)引脚接收数据。

在每个时钟周期中，主设备和从设
备在SCK上的上升沿或下降沿进行数据交换。

4. 数据传输时，主设备先发送一个起始位（通常是高电平）并将其传输到从设备。

5. 接下来，主设备和从设备同时发送并接收数据，每一个时钟周期传输一个位。

数据传输的顺序是从最高位（MSB）到最
低位（LSB）。

6. 当所有数据位都传输完毕后，主设备通过拉高片选引脚结束
与从设备的通信。

7. 在通信结束后，主设备可以选择与其他从设备进行通信，或者在下一个时钟周期中重新选择与之前的从设备进行通信。

SPI总线的工作原理简单而直观。

它具有高速、可简化电路设计等优点，因此在很多嵌入式系统中得到了广泛应用。

SPI概述SPI：高速同步串行口。

3～4线接口，收发独立、可同步进行.SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。

是Motorola首先在其MC68HCXX 系列处理器上定义的。

SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

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，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200.SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。

外围设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。

SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOST和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。

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），SCK（时钟），CS（片选）。

（1）SDO –主设备数据输出，从设备数据输入（2）SDI –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 –从设备使能信号，由主设备控制其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。

这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。

SPI总线协议介绍1.SPI总线协议介绍串行外围设备（接口）(Serial Peripheral Interface,SPI)是一种高速、全双工、同步（通信）总线，常用于（单片机）和E2PROM、FLASH、（实时时钟）、（数字信号）（处理器）等器件之间的通信，它主要是主从方式通信，通常只有一个主机和多个从机。

标准SPI协议有4根线，SCLK(必须存在)，其他三条线(MOSI、MISO、CS)都可以根据实际情况进行删减。

SCLK:（时钟）（信号），由主机产生( 必须存在)MOSI:主机给从机发送指令或数据的通道MISO:主机读取从机的状态或数据的通道CS:从机片选使能信号在同一时刻，主机只能跟一个从机进行通信。

当总线上存在多个从机时，需要进行片选将从机的CS接口电平拉高或拉低。

2.SPI总线寻址模式SPI协议和（I2C）协议一样，数据是从高位到低位依次发送，SPI协议中SCLK在空闲时可以是高电平也可以是低电平。

下面以空闲时，SCLK为高电平举例。

当SCLK出现下降沿即从高电平跳到低电平时，进行数据输出；当SCLK出现上升沿即从低电平跳到高电平时，进行数据采样。

SPI总线寻址模式和I2C协议相比，SPI协议没有开始位、停止位、应答位，规则上简单很多。

SPI协议中SCLK在空闲时可以是高电平也可以是低电平，这其实反映了时钟的极性。

上图中，CPOL=1，CPHA=1 。

CPOL时钟极性：CPOL=0，SCLK空闲时状态为低电平CPOL=1，SCLK空闲时状态为高电平时钟的相位：它决定了什么时候进行数据输出，什么时候进行数据采样。

CPHA时钟相位：CPHA=0，每个周期的第一个跳变沿进行数据采样CPHA=1，每个周期的第一个跳变沿进行数据输出。

SPI通信协议（SPI总线）学习
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步的、全双工的通信总线，常用于连接微
控制器和外围设备。

SPI总线的通信协议相对简单，有四根信号线组成：SCLK（时钟
信号）、MOSI（主机输出从机输入信号）、MISO（主机输入从机输出信号）和SS （片选信号）。

SPI总线的工作方式如下：
1. 选择从机：主机通过将片选信号（SS）置低来选择要通信的从机。

通常每个从机都
有独立的片选线。

2. 时钟信号：主机通过时钟信号（SCLK）提供同步时钟给从机，控制数据传输的时钟周期。

3. 主机输出从机输入：主机将要发送给从机的数据通过主机输出从机输入信号（MOSI）发送给从机。

数据按照时钟的上升沿或下降沿传输。

4. 主机输入从机输出：从机将要发送给主机的数据通过主机输入从机输出信号（MISO）传输给主机。

数据按照时钟的上升沿或下降沿传输。

5. 数据传输顺序：数据传输是基于时钟信号的，每个时钟周期传输一个位。

主机和从
机按照特定的数据传输格式进行通信，可以是先传输最高有效位（MSB）或最低有效
位（LSB）。

6. 数据传输模式：SPI总线支持多种数据传输模式，如模式0、模式1、模式2和模式3，不同模式下时钟信号和数据传输的相位和极性不同。

7. 传输完成：主机通过将片选信号（SS）置高来结束通信。

SPI总线的优点是简单、高速、低成本，适用于连接多种外设，如传感器、存储器、显示器等。

然而，SPI总线并没有提供错误检测和纠正机制，需要通过其他方式保证数据的可靠性。

SPI接口总线介绍SPI 可以作为主、从器件工作，并可在同一总线上支持多个主、从器件。

SPI 主要使用3 个信号。

（1）主输出、从输入（MOSI）用于主器件到从器件的串行数据传输。

SPI 作为主器件，信号为输出；SPI 作为从器件，信号为输入。

当被配置为主器件时，MOSI 由移位寄存器的MSB 驱动。

（2）主输入、从输出（MISO）用于从器件到主器件的串行数据传输。

SPI 作为主器件，信号为输入；SPI 作为从器件，信号为输出。

当作为从器件工作时，MISO 由移位寄存器的MSB 驱动。

（3）串行时钟（CLK）用于同步主器件和从器件之间在MOSI 和MISO 线上的串行数据传输。

当SPI 作为主器件时产生该信号。

SD 卡总线知识介绍SD 总线允许强大的1 线到4 线数据信号设置。

当默认的上电后，SD 卡使用DAT0。

初始化之后，主机可以改变线宽（译者按：即改为2 根线，3 根线...）。

混和的SD 卡连接方式也适合于主机。

在混和连接中Vcc，Vss 和CLK 的信号连接可以通用。

但是，命令，回复，和数据（DAT0～3）这几根线，各个SD卡必须从主机分开。

这个特性使得硬件和系统上交替使用。

SD 总线上通信的命令和数据比特流从一个起始位开始，以停止位中止。

CLK：每个时钟周期传输一个命令或数据位。

频率可在0～25MHz 之间变化。

SD 卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生0～25MHz 的频率。

CMD：命令从该CMD 线上串行传输。

一个命令是一次主机到从卡操作的开始。

命令可以以单机寻址（寻址命令）或呼叫所有卡（广播命令）方式发送。

回复从该CMD 线上串行传输。

一个命令是对之前命令的回答。

回复可以来自单机或所有卡。

SPI时序详解SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信:一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO;用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。

SPI 主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。

SPI总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式。

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时序详解---SPI接口在模式0下输出第一位数据的时刻SPI 接口有四种不同的数据传输时序，取决于CPOL和CPHL这两位的组合。

图1中表现了这四种时序，时序与CPOL、CPHL的关系也可以从图中看出。

图1CPOL是用来决定SCK时钟信号空闲时的电平，CPOL＝0，空闲电平为低电平，CPOL＝1时，空闲电平为高电平。

CPHA是用来决定采样时刻的，CPHA=0，在每个周期的第一个时钟沿采样，CPHA ＝1，在每个周期的第二个时钟沿采样。

由于我使用的器件工作在模式0这种时序（CPOL＝0，CPHA＝0），所以将图1简化为图2，只关注模式0的时序。

图2我们来关注SCK的第一个时钟周期，在时钟的前沿采样数据（上升沿，第一个时钟沿），在时钟的后沿输出数据（下降沿，第二个时钟沿）。

SPI总线协议介绍（易懂）目录CONTENTS•SPI总线协议产生背景•SPI总线协议内容介绍•SPI总线协议总结一、SPI总线协议背景12 SPI是由摩托罗拉(Motorola)公司于1979年开发的全双工同步串行总线，是微处理控制单元(MCU)和外围设备之间进行通信的同步串行端口。

主要应用在EEPROM、Flash、实时时钟(RTC)、数模转换器(ADC)、网络控制器、MCU、数字信号处理器(DSP)以及数字信号解码器之间。

SPI，全称Serial Peripheral Interface，中文意思是串行外部设备接口，是一种全双工、高速、同步的通信总线。

SPI 总线器件可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，一般使用4 条线:串行时钟线SCLK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI 和低电平有效的从机选择线CS3SPI总线术语及定义，如表（1）所示：表（1） SPI总线术语及定义二、SPI总线协议内容1<1>.SPI总线采用主从模式架构，支持多从设备应用，一般只支持单主设备；<2>.当主设备想要和某从设备进行通信时候,主设备需要先向对应从设备的片选线(CS)山发送使能信号(高电平或者低电平,按从设备而定),表示选中该从设备；<3>.时钟由主设备控制，数据在时钟脉冲下按位传输，高位在前；<4>.目前应用中的数据速率可达几Mbps。

2SPI设备之间采用全双工模式通信，是一个主机和一个或者多个从机的主从模式。

主机负责初始化帧，这个数据传输帧可以用于读与写两种操作，片选线可以从多个从机选择一个来响应主机的请求。

如图（1）、图（2）、图（3）和图（4）所示图（1）SPI连接类型首先Master产生时钟，时钟频率小于或等于Slave支持的最大频率；随后Master通过产生时钟信号(SCLK)来控制数据传输，并通过将特定Slave的芯片选择(CS）线拉低来进行通信。

一、概述SPI：Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口。

是由摩托罗拉在20世纪80年代中期开发的同步串行总线接口规范（带有时钟信号，通过时钟极性和时钟相位来控制采样，即同步传输）。

1、支持半双工、全双工通信模式。

2、没有流控制和应答机制来确认是否接收到数据（UART有校验或流控制）。

3、没有一个固定的传输速率规定，已有器件SPI输出速率达到50Mbps以上（I2C有明确规定速率）。

4、只能板内的短距离传输（RS232、RS485输出距离远）。

5、没有限制传输bit数量，常用的是8bit或9bit。

6、不需要硬件地址（I2C要地址），采用片选。

7、主从模式，一托多。

二、3线和4线模式3线SPI和4线SPI各个模式下信号定义：3线9bit I型接口信号：SCL、CS、SDA3线9bit II型接口信号：SCL、CS、SDO、SDI4线8bit I型接口信号：SCL、CS、DCX、SDA4线8bit II型接口信号：SCL、CS、DCX、SDO、SDI3线9bit2data Lane接口信号：SCL、CS、D0、D1对于3线或4线来区分，并不是信号线的数量，也不是网上说的半双工和全双工，或者数据线数量差异。

3线说的是时钟、片选、数据信号（不管是一根数据线，还是两根数据线），共三种信号。

4线说的是时钟、片选、数据信号、数据或命令控制线（确定发送的是数据还是命令），共4中信号。

三、SPI四种工作模式通过CPOL时钟极性和CPHA时钟相位的搭配来得到四种工作模式：CPOL时钟极性定义的是SCLK时钟线空闲状态时的电平CPOL=0，即SCLK=0，表示SCLK时钟信号线在空闲状态时的电平为低电平，因此有效状态为高电平。

CPOL=1，即SCLK=1，表示SCLK时钟信号线在空闲状态时的电平为高电平，因此有效状态为低电平。

CPHA时钟相位定义的是数据位相对于时钟线的时序（即相位）CPHA=0，即表示输出（out）端在上一个时钟周期的后沿改变数据，而输入（in）端在时钟周期的前沿（或不久之后）捕获数据。

SPI总线详细解析关键字：SPI串行通讯主从时钟一.SPI总线简介串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。

SPI用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。

它只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯，这四条线是：串行时钟线（CSK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）、低电平有效从机选择线CS。

当SPI工作时，在移位寄存器中的数据逐位从输出引脚（MOSI）输出（高位在前），同时从输入引脚（MISO）接收的数据逐位移到移位寄存器（高位在前）。

发送一个字节后，从另一个外围器件接收的字节数据进入移位寄存器中。

即完成一个字节数据传输的实质是两个器件寄存器内容的交换。

主SPI的时钟信号（SCK）使传输同步。

其典型系统框图如下图所示。

二.SPI总线主要特点·全双工;·可以当作主机或从机工作;·提供频率可编程时钟;·发送结束中断标志;·写冲突保护;.总线竞争保护等。

三.SPI总线工作方式SPI总线有四种工作方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式(实线表示):四种工作方式时序分别为：时序详解：CPOL：时钟极性选择，为0时SPI总线空闲为低电平，为1时SPI总线空闲为高电平CPHA：时钟相位选择，为0时在SCK第一个跳变沿采样，为1时在SCK第二个跳变沿采样工作方式1：当CPHA=0、CPOL=0时SPI总线工作在方式1。

MISO引脚上的数据在第一个SPSCK沿跳变之前已经上线了，而为了保证正确传输，MOSI引脚的MSB位必须与SPSCK的第一个边沿同步，在SPI传输过程中，首先将数据上线，然后在同步时钟信号的上升沿时，SPI的接收方捕捉位信号，在时钟信号的一个周期结束时(下降沿)，下一位数据信号上线，再重复上述过程，直到一个字节的8位信号传输结束。

SPI通信协议（SPI总线）学习1、什么是SPI？SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)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=0Mode1：CPOL=0，CPHA=1Mode2：CPOL=1，CPHA=0Mode3：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。

万变不离其宗之SPI总线要点总结[导读] 前面总结了UART/I2C的技术要点，SPI相对I2C而言，比较简单。

本文来总结一下SPI总线个人认为比较重要的一些技术要点。

什么是SPI？SPI(Serial Peripheral Interface)是一种嵌入式系统中应用广泛的同步串行通信、主从架构式总线接口。

80年代由摩托罗拉开发，已成为事实标准。

这句话里有几个关键要点：•同步•串行•通信•主从•总线要理解这些要点，先上图，一图胜千言：常见的SPI接口有这样几个引脚：•SCLK: 串行时钟，总是主端负责输出(Master)。

总是由主端控制该信号，从端为输入采样。

•MOSI:主出从入（Master Output Slave Input)。

总是由主端控制该信号，从端为输入采样。

•MISO:主入从出(Master Input Slave Output)。

总是由从端控制该信号，主端为输入采样。

•:从选择信号(Slave Select)。

总是由主端控制该信号，从端为输入采样。

要理解上面这几个信号引脚的内涵，结合时序图，就比较容易理解了：数字电路中，同步电路是一种通过时钟信号同步存储元件状态变化的数字电路。

•主端>从端：o：主端发送低电平先选通从芯片，上面加帽表示低有效。

啥意思呢？就是这个脚低电平期间选中从设备，主设备发送的时序报文对选中的从设备有效，其他挂载在总线上的设备忽略总线报文。

o SCLK/SCK：发送同步移位时钟。

o MOSI：将数据按照SCLK移位时钟周期，将数据移位发送至该引脚。

被选中的从设备依照SCLK/SCK上升沿或者下降沿，按位采样，一般字节的高位在前，具体须遵从芯片手册时序定义。

从端依赖SCK/SCLK对MOSI上的信号逐位采样，采样的位依次进入接收移位寄存器，完成对字节的重组。

当字节接收完成，再由后续数字电路进行处理。

后续处理芯片实现各异，如是一个单片机则可能引发中断请求，如是特定功能数字芯片，则依据接收报文完成相应的功能处理。

SPI总线通俗易懂讲解SPI总线MOTOROLA公司的SPI总线的基本信号线为3根传输线，即SI、SO、SCK。

传输的速率由时钟信号SCK决定，SI为数据输入、SO为数据输出。

采用SPI总线的系统如图8-27所示，它包含了一个主片和多个从片，主片通过发出片选信号-CS来控制对哪个从片进行通信，当某个从片的-CS信号有效时，能通过SI接收指令、数据，并通过SO发回数据。

而未被选中的从片的SO端处于高阻状态。

图8-27 SPI总线的系统主片在访问某一从片时，必须使该从片的片选信号有效；主片在SCK信号的同步下，通过SI线发出指令、地址信息；如需将数据输出，则接着写指令，由SCK同步在SI线上发出数据；如需读回数据，则接着读指令，由主片发出SCK，从片根据SCK的节拍通过SO发回数据。

因而对具有SPI接口的从片器件来讲，SCK、SI是输入信号，SO是输出信号。

SCK 用于主片和从片通信的同步。

SI用于将信息传输到器件，输入的信息包括指令、地址和数据，指令、地址和数据的变化在SCK的低电平期间进行，并由SCK信号的上升沿锁存。

SO用于将信息从器件传出，传出的信息包括状态和数据，信息在SCK信号的下降沿移出。

Microchip公司的25XX系列的串行E2PROM采用了SPI总线，该系列器件的性能如表8-2所示。

表8-2 Microchip公司的25XX系列的串行E2PROM型号25XX04025XX08025XX16025XX320容量4K（512 X 8bit）8K(1024 X 8bit)16K(4096 X 8bit)32K(4096 X 8bit)地址信号A0~A8A0~A9A0~A10A0~A11以25XX320为例，该器件是4K字节的E2PROM，结构如图8-28所示，接口信号为SCK、SI和SO，此外还具有-CS、-WP、-HOLD信号线。

其中-CS为器件选中信号，当此信号为低电平时器件被选中，高电平时器件处于等待状态。