SPI协议

SPI（(Serial Peripheral Interface）：串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。被广泛地使用在 ADC、LCD 等设备与 MCU 间，要求通讯速率较高的场合。

SPI 通讯使用3条总线及片选线，3 条总线分别为 SCK、MOSI、MISO，片选线为NSS。

NSS(Slave Select))：从设备选择信号线，常称为片选信号线。有多个 SPI 从设备与 SPI 主机相连时，设备的其它信号线 SCK、 MOSI 及 MISO 同时并联到相同的 SPI 总线上，每个从设备都有独立的一条 NSS 信号线，从设备的片选信号线独占主机的一个引脚，即有多少个从设备，主机就有多少条片选信号线。SPI 协议中没有设备地址，它使用 NSS 信号线来寻址，当主机要选择从设备时，把该从设备的 NSS 信号线设置为低电平，该从设备即被选中，接着主机开始与被选中的从设备进行 SPI 通讯。SPI 通讯以 NSS 线置低电平为开始信号，以 NSS 线被拉高作为结束信号。

SCK (Serial Clock)：时钟信号线，用于通讯数据同步。由通讯主机产生，决定了通讯的速率，不同的设备支持的最高时钟频率不一样。

MOSI (Master Output， Slave Input)：主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入主机发送的数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。

MISO(Master Input,，Slave Output)：主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据，从机的数据由这条信号线输出到主机，即在这条线上数据的方向为从机到主机。

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SPI 协议：定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。

NSS、SCK、MOSI 信号都由主机控制产生，而 MISO 的信号由从机产生，主机通过该信号线读取从机的数据。MOSI 与 MISO 的信号只在 NSS 为低电平的时候才有效，在 SCK 的每个时钟周期 MOSI 和 MISO 传输一位数据。

SPI 一共有四种通讯模式，它们的主要区别是总线空闲时 SCK 的时钟状态以及数据采样时刻。

时钟极性 CPOL：指SPI通讯设备处于空闲状态时，SCK 信号线的电平信号(即 SPI 通讯开始前、NSS 线为高电平时 SCK 的状态)。CPOL=0 时， SCK 在空闲状态时为低电平， CPOL=1 时，则相反。

时钟相位 CPHA ：指数据的采样的时刻，当 CPHA=0 时，MOSI 或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK 时钟线的“奇数边沿”被采样。当 CPHA=1 时，数据线在 SCK 的“偶数边沿”采样。

CPHA=0 时的 SPI 通讯模式图如下，采样时刻都是在 SCK 的奇数边沿。当 CPOL=0 的时候，时钟的奇数边沿是上升沿，而 CPOL=1 的时候，时钟的奇数边沿是下降沿。所以 SPI 的采样时刻不是由上升/下降沿决定的。

数据的有效性：MOSI 和 MISO 数据线的有效信号在 SCK 的奇数边沿保持不变，数据信号将在 SCK 奇数边沿时被采样，在非采样时刻，MOSI 和 MISO 的有效信号才发生切换。

当 CPHA=1 时，不受 CPOL 的影响，数据信号在 SCK 的偶数边沿被采样。

通讯的起始信号：下图左下角NSS 信号线由高变低，是 SPI 通讯的起始信号。当从机在自己的 NSS 线检测到起始信号后，就知道自己被主机选中了，开始准备与主机通讯。

通讯的停止信号：下图右下角NSS信号由低变高，是 SPI 通讯的停止信号，表示本次通讯结束，从机的选中状态被取消。

数据传输和同步：SPI 使用 MOSI 及 MISO 信号线来传输数据，使用 SCK 信号线进行数据同步。MOSI 及 MISO 数据线在 SCK 的每个时钟周期传输一位数据，且数据输入输出是同时进行的。