SPI

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。

 

 

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，主机数据
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，MOSI和CS，没有MISO数据线，适用于单工通讯，主机只发送或只接收从机的数据。
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。

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自带的硬件SPI外设来说，可能没有那么重要，只需要配置一下模式就行了，但是对于使用使用GPIO模拟或者FPGA来实现SPI的时序，这一点是非常非常重要的，这就涉及到SPI标准协议的工作模式了，通过CPOL（Clock Polarity）时钟极性和CPHA（Clock Phase）时钟相位的不同组合，可以分为4种模式。

一般从机器件的工作模式是固定的，主机需要采用一样的工作模式，双方才能正常“交流”。

这四种模式中，应用最广泛的是模式0和3，大多数SPI器件都同时支持这两种工作模式，其实这些都不重要，具体采用什么模式，看你的器件手册就知道了。

根据后面的时序图，可以得知SPI mode 0的读写时序，图中可以看出SCK空闲状态为低电平，主机数据在每个上升沿被从机采样，数据输出同理。

 

 对于SPI mode3，SCK空闲状态为高电平，主机数据在每个上升沿被从机采样，数据输出同理。

 

 模式1和模式2同理，模式1即CPOL=0，CPHA=1，SCK空闲为0，在SCK第二个边沿时数据有效，即SCK下降沿有效。

 

 模式2即CPOL=1，CPHA=0，SCK空闲为1，在SCK第一个边沿时数据有效，即SCK下降沿有效。

 

 

SPI协议的基本时序

CS为低电平时，表示对应的从机设备被使能，在每个SCLK周期可以传输1Bit数据，采样时刻取决于器件支持的SPI mode，根据不同SPI器件的控制方法，在进行正式的数据读写操作前，一般需要先写入控制字，然后是寄存器地址和数据。下图是FM25V05铁电存储器采用SPI模式0的写时序：

 

 读时序：

SPI和IIC的对比
SPI是全双工，而IIC是半双工。
IIC支持多主机多从机模式，而SPI只能有一个主机。
从GPIO占用上来看，IIC占用更少的GPIO，更节省资源。
SPI的数据位宽更灵活，可以根据需要选择多位数据宽度。
SPI协议没有响应机制，主机无法得知从机是否接收到所发的数据，如果不采取一些方法的话可能会导致数据丢帧。
正是因为没有复杂的响应机制，SPI协议可以做到非常高的速率(上百兆)，每一个SCK都可以进行数据的传输，通过引入CRC校验等校验方法，可以即高速传输数据，又能保持数据的准确度。
IIC通过器件地址来选择从机，从机数量的增加不会导致GPIO的增加，而SPI通过CS选择从机，每增加一个从机就要多占用一个GPIO，当然也可以通过加入译码器来实现多从机控制。
两者大多都应用于板内器件短距离通讯。

来自：https://blog.csdn.net/whik1194/article/details/113919003?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522164604098416781683943881%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=164604098416781683943881&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~top_click~default-3-113919003.first_rank_v2_pc_rank_v29&utm_term=spi%E5%8D%8F%E8%AE%AE&spm=1018.2226.3001.4187