SPI的学习和ESP8266的SPI通讯测试

SPI简介：

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便。

 

 

SPI的通信原理：

它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是：

SCLK, Serial Clock, 主要的作用是 Master 设备往 Slave 设备传输时钟信号, 控制数据交换的时机以及速率;

SS/CS, Slave Select/Chip Select, 用于 Master 设备片选 Slave 设备, 使被选中的 Slave 设备能够被 Master 设备所访问;

SDO/MOSI, Serial Data Output/Master Out Slave In, 在 Master 上面也被称为 Tx-Channel, 作为数据的出口, 主要用于 SPI 设备发送数据;

SDI/MISO, Serial Data Input/Master In Slave Out, 在 Master 上面也被称为 Rx-Channel, 作为数据的入口, 主要用于SPI 设备接收数据;

其中，CS是从芯片是否被主芯片选中的控制信号，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），主芯片对此从芯片的操作才有效。这就使在同一条总线上连接多个SPI设备成为可能。另外SPI没有读和写的说法，因为实质上每次SPI是主从设备在交换数据。也就是说，你发一个数据必然会收到一个数据；你要收一个数据必须也要先发一个数据。

 

 

SPI通信模式：

有4种不同的模式，不同的从设备可能在出厂是就是配置为某种模式，这是不能改变的；但我们的通信双方必须是工作在同一模式下，所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制我们主设备的通信模式，具体如下：

Mode0：CPOL=0，CPHA=0

Mode1：CPOL=0，CPHA=1

Mode2：CPOL=1，CPHA=0

Mode3：CPOL=1，CPHA=1

 

时钟极性CPOL是用来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态，时钟相位CPHA

是用来配置数据采样是在第几个边沿：

CPHA=0，表示第一个边沿：

对于CPOL=0，闲时是低电平，第一个边沿就是从低变到高，所以是上升沿；

对于CPOL=1，闲时的是高电平，第一个边沿就是从高变到低，所以是下降沿；

CPHA=1，表示第二个边沿：

 

对于CPOL=0，闲时是低电平，第二个边沿就是从高变到低，所以是下降沿；

对于CPOL=1，闲时是高电平，第一个边沿就是从低变到高，所以是上升沿；

 

 

另外SCLK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCLK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCLK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为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。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。

 

 

 

基于ESP8266的SPI通讯测试：

硬件接口：

| Signal              | Slave      | Master |

| ------------------- | ----------- | ---------- |

| SCLK              | GPIO14 | GPIO14 |

| MISO              | GPIO12 | GPIO12 |

| MOSI              | GPIO13 | GPIO13 |

| CS                  | GPIO15 | GPIO15 |

| HANDSHARK | GPIO4  | GPIO4   |

| GND               | GND    | GND        |

利用官方提供的例子，准备两个ESP8266芯片，一个烧录主机程序，一个烧录从机程序：

 

 

对数据进行监视：

 

 完成ESP8266的SPI通讯测试。