SPI通信

SPI(Serial Peripheral Interface)串行外设接口

1 SPI时钟信号的相位与极性

  SPI接口由CPOL和CPHA设置四种不同传输格式的时序。其中：

    CPOL(Clock Polarity)时钟极性

    CPHA(Clock Phase)时钟相位

    CPOL决定时钟信号SCK的有效脉冲方式  0：表示空闲状态时，SCK保持低电平；1：表示空闲状态时，SCK保持高电平；

    CPHA决定数据线MOSI、MISO什么时候输出数据或什么时候采集数据 0：表示数据采样从第一个时钟边沿开始；1：表示数据采样从第二个时钟边沿开始。

    一 (CP0L=0；CPHA=0):

    

    此方式下，空闲状态SCK处于低电平；数据采样是在第1个边沿，也就是SCK电平到高电平的跳变，由图可以看出每一个上升沿到来之前数据已经准备好，所以上升沿进行数据采集；同时可以看出SCK从高电平向低电平跳变时进行数据发送，即下降沿进行数据发送。

    二 (CPOL=1；CPHA=0)：

    

 

    此方式下，空闲状态SCK处于高电平；数据采样是在第1个边沿，也就是SCK电平到低电平的跳变，由图可以看出每一个下降沿到来之前数据已经准备好，所以下降沿进行数据采集；同时可以看出SCK从低电平向高电平跳变时进行数据发送，即上升沿进行数据发送。

    三 (CPOL=0；CPHA=1)：

    

    此方式下，空闲状态SCK处于低电平；数据发送是在第一个边沿，也就是SCK电平到高电平的跳变，由图可以看出每个上升沿到来之前数据还未准备好，所以上升沿进行数据发送；同时可以看出当下降沿到来时数据已经准备完成，可以进行数据采集，所以下降沿进行数据采集。

    四 (CPOL=1；CPHA=1)：

    

    此方式下，空闲状态SCK处于高电平；数据发送是在第一个边沿，也就是SCK电平到低电平的跳变，由图可以看出每一个下降沿到来之前数据还未准备好，所以下降沿进行数据发送；同时可以看出当上升沿到来时数据已经准备完成，可以进行数据采集，所以上升沿进行数据采集。

 

2 总结：数据与时钟的相位关系表

CPOL/CPHA的设定	第一位数据的输出	其它位的输出	数据采样
CPOL=0，CPHA=0	在第一个SCK上升沿之前	SCK下降沿	SCK上升沿
CPOL=1，CPHA=0	在第一个SCK下降沿之前	SCK上升沿	SCK下降沿
CPOL=0，CPHA=1	第一个SCK上升沿	SCK上升沿	SCK下降沿
CPOL=1，CPHA=1	第一个SCK下降沿	SCK下降沿	SCK上升沿

 

 

  

 

 

 

 

3 数据传输分析

  主机移位寄存器中的一个数据通过MOSI传到从机移位寄存器（即写操作）；同时，从机移位寄存器中的一个数据通过MISO传到主机移位寄存器（即读操作）；读写操作同时进行。

  1.如果主机只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节

  2.如果主机要读取从机的一个字节，必须先发送一个空字节0xFF，才能使从机中的数据移到主机。

    注：所谓的空字节，SPI通信都是由主机发起的，想要从从机读取数据，就必须给它提供时钟，而SPI主机产生时钟的方法，一般都是通过SPI_DR寄存器写值，这里写入0xFF表示要发送0xFF这个数据了，SPI就会产生SCK，输出给从机，从而给从机提供时钟。