S3c2440裸机-spi编程-1.spi协议

1.spi概述

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（SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出）

数据传输速率快（I2c一般只能到100-400Khz, SPI高达上百Mhz）

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

2.硬体框架

SPI协议，硬件框架如下：

SCK：提供时钟
DO:作为数据输出
DI:作为数据输入
CS0/CS1:作为片选

同一时刻只能有一个SPI设备处于工作状态。因此cs选中谁，谁就和主控通信。

2.数据传输时序

 

这里是一款SPI flash在SCLK上升延采样数据（D7~D0）的示意图。设现在2440传输一个0x56数据给SPI Flash，时序如下：

 

CS0低选中SPI Flash，配置成模式0， 0x56的二进制就是0b0101 0110，因此在每个SCK时钟周期，DO输出对应的电平。会在每个时钟周期的上升沿采样DO上的电平。

 SPI相关的缩写或说法

CKPOL (Clock Polarity)（时钟）极性

CKPHA (Clock Phase)（时钟）相位

SCK=SCLK=SPI的时钟

Leading edge=前一个边沿

Trailing edge=后一个边沿

3.时钟极性相位模式

CPOL:表示SPI CLK的初始电平（空闲状态时电平），0为低电平，1为高电平

CPHA:表示相位，即第一个还是第二个时钟沿采样数据，0为第一个时钟沿，1为第二个时钟沿

SPI模式	CPOL	CPHA	空闲状态时钟极性	采样/移位时钟相位
0	0	0	低电平	上升沿采样（锁存）下降沿移位
1	0	1	低电平	上升沿移位下降沿采样（锁存）
2	1	0	高电平	上升沿移位下降沿采样（锁存）
3	1	1	高电平	上升沿采样（锁存）下降沿移位

 4个模式波形对比：

 

常用的是模式0和模式3，因为它们都是在上升沿采样数据.当配置成模式3时，对于主设备，数据采样在时钟上升沿，数据传送在时钟下降沿。

主设备SPI时钟和极性的配置应该由外设来决定；二者的配置应该保持一致，即主设备的SDO同从设备的SDO配置一致，主设备的SDI同从设备的SDI配置一致。即因为主从设备是在SCLK的控制下，同时发送和接收数据，并通过2个双向移位寄存器来交换数据 。

举个例子，以 CPOL=0，CPHA=0，模式0为例：空闲CLK为低电平，相位为0，也就是上升延采集数据。由于SPI的全双工可以同时读写，发送MOSI数据为0xD2,接收MISO数据为0x66。

 4.SPI控制器工作原理

SSPSR

SSPSR：移位寄存器(Shift Register). 根据 SPI 时钟同步信号, 将SSPBUF中的数据一位一位移出去或者收进来。

SSPBUF

Master 与 Slave 之间交换的数据其实都是移位寄存器从 SSPBUF 里面拷贝的。通过往 SSPBUF 对应的寄存器 (Tx-Data / Rx-Data register) 里读写数据, 间接地操控 SPI 设备内部的 SSPBUF.

Controller

用来发送控制信号的，像CS，SCK等控制信号。