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spi通信规范
篇一：spi通讯协议介绍
spi通讯协议介绍
spiinterface
spi接口介绍
spi是由美国摩托罗拉公司推出的一种同步串行传输规范，常作为单片机外设芯片串行扩展接口。spi有4个引脚：ss(从器件选择线)、sdo(串行数据输出线)、sdi(串行数据输入线)和sck(同步串行时钟线)。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
2 14 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。这里设置dspic30F6014为主控制器，isd4002为从器件，通过spi口完成通信控制的过程。
spi总线协议
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10101010，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=0101010sdi，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。
SPI接口是一种同步串行总线（Serial Peripheral Interface）。
四线SPI接口连线图：
CS为片选脚，用于选中从机。
SCLK为时钟脚，用于数据传输时提供时钟信号。
MOSI为主output，从input，即主机发送脚。对应从机的引脚为SDI。
MISO为主input，从output，机主机接收脚。对应从机的引脚为SDO。
上述SPI为标准SPI协议（Standard SPI）或单线SPI协议（Single SPI），其中的单线是指该SPI协议中使用单根数据线 MOSI 进行发送数据，单根数据线 MISO 进行接收数据。为了适应更高速率的通讯需求，半导体厂商扩展SPI协议，主要发展出了 Dual/Quad/Octal SPI协议，加上标准SPI协议（Single SPI），这四种协议的主要区别是数据线的数量及通讯方式，见下表：
除了上述接法，SPI还支持半双工1bit模式：
SCLK：时钟线。 I/O：数据线，同一时刻要么主机发送，要么主机接收。
SS：片选脚。
Dual SPI的2bit模式：
由于是半双工，同一时刻要么主机使用MOSI、MISO线，要么从机使用MOSI、MISO线。
Quad SPI（4线）模式
与Dual SPI类似，也是针对SPI Flash，也是半双工，Quad SPI Flash增加了两根I/O线（SIO2,SIO3），目的是SCLK一次触发传输4bit数据。
以AC63芯片SPI接口为例，进行代码分析：
根据SPI接口的时序要求，SPI接口可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。这里仅分析硬件实现方式。
查看数据手册可知，芯片最多支持三个SPI接口，SPI接口支持DMA发送、接收功能。
每个SPI接口引脚可以映射到不同的引脚，分别为不同的组，即组A、组B、组C、组D。
SPI硬件包含控制寄存器、波特率寄存器、buf缓冲区寄存器、DMA地址寄存器、DMA计数寄存器。
SPI应⽤
第九章通⽤SPI的⼀般应⽤9.1 SPI简介
在⼤容量产品上，SPI接⼝可以配置为⽀持SPI协议或者⽀持I2S⾳频协议。SPI接⼝默认⼯作在SPI协议下，可以通过软件把功能从SPI模式切换到I2S模式。在⼩容量和中容量产品上，不⽀持I2S⾳频协议。
串⾏外设接⼝(SPI)允许芯⽚与外部设备以半/全双⼯、同步、串⾏⽅式通信。此接⼝可以被配置成主模式，并为外部从设备提供通信时钟(SCK)。接⼝还能以多主配置⽅式⼯作。它可⽤于多种⽤途，包括使⽤⼀条双向数据线的双线单⼯同步传输，还可使⽤CRC校验的可靠通信。
I2S也是⼀种3管脚的同步串⾏接⼝通讯协议。它⽀持四种⾳频标准，包括飞利浦I2S标准，MSB和LSB对齐标准，以及PCM标准。它在半双⼯通讯中，可以⼯作在主和从2种模式下。当它作为主设备时，通过接⼝向外部的从设备提供时钟信号。
警告：由于SPI3/I2S3 的部分管脚与JTAG 管脚共享(SPI3_NSS/I2S3_WS 与JTDI ，SPI3_SCK/I2S3_CK与JTDO)，因此这些管脚不受IO控制器控制，他们(在每次复位后)
被默认保留为JTAG⽤途。如果⽤户想把管脚配置给SPI3/I2S3，必须(在DEBUG时)关
闭JTAG并切换⾄SWD接⼝，或者(在标准应⽤时)同时关闭JTAG和SWD接⼝。9.1.1 SPI特征
3线全双⼯同步传输;
带或不带第三根双向数据线的双线单⼯同步传输;8或16位传输帧格式选择;
主或从操作;
⽀持多主模式;8个主模式波特率预分频系数(最⼤为fPCLK/2) ;
从模式频率(最⼤为fPCLK/2) ;
主模式和从模式的快速通信：最⼤SPI速度达到18MHz ;
主模式和从模式下均可以由软件或硬件进⾏NSS管理：主/从操作模式的动态改变;
可编程的时钟极性和相位;
可编程的数据顺序，MSB在前或LSB在前;
可触发中断的专⽤发送和接收标志;SPI总线忙状态标志;
⽀持可靠通信的硬件CRC ;
SPI通信协议详解（四）
1.SPI协议简介
板卡内不同芯⽚间通讯最常⽤的三种串⾏协议：UART、I2C、SPI，之前写过串⼝协议及其FPGA实现，今天我们来介绍SPI协议，SPI是SerialPerripheral Interface的简称，是由Motorola公司推出的⼀种⾼速、全双⼯的总线协议。
与IIC类似，SPI也是采⽤主从⽅式⼯作，主机通常为FPGA、MCU或DSP等可编程控制器，从机通常为EPROM、Flash，AD/DA，⾳视频处理芯⽚
等设备。⼀般由SCLK、CS、MOSI，MISO四根线组成，有的地⽅可能是：SCK、SS、SDI、SDO等名称，都是⼀样的含义，当有多个从机存在
时，通过CS来选择要控制的从机设备。和标准SPI类似的协议，还有TI的SSP协议，区别主要在⽚选信号的时序上。
2.4线还是3线？
当我们谈到SPI时，默认情况下都是指标准的4线制Motorola SPI协议，即SCLK，MOSI，MISO和CS共4根数据线，标准4线制的好处是可以实现数
据的全双⼯传输。当只有⼀个主机和⼀个从机设备时，只需要⼀个CS，多个从机需要多个CS，各数据线的介绍：SCLK，时钟信号，时钟频率即SPI速率，和SPI模式有关
MOSI，主机输出，从机输⼊
MISO，主机输⼊，从机输出
CS，从机设备选择，低电平有效
3线制SPI，根据不同的应⽤场景，主要有以下2种类型：
只有3根线：SCLK，CS和DI或DO，适⽤于单⼯通讯，主机只发送或接收数据。
只有3根线：SCLK，SDIO和CS，这⾥的SDIO作为双向端⼝，适⽤于半双⼯通讯，⽐如ADI的多款ADC芯⽚都⽀持双向传输。在使⽤FPGA操作双
向端⼝时，作为输⼊时要设置为⾼阻态z。
还有标准SPI协议的升级版，Dual SPI、Quad SPI和QPI等，这些协议不在本⼩节3线/4线制讨论的范围内，⽂章后⾯会提到。
3.4种⼯作模式既然是进⾏数据传输，双⽅就要明确从机在什么时刻去采样主机发出的数据，主机在什么时刻去读取从机发来的数据。对于STM32等MCU⾃带的硬
