SPI总线协议详解
| 时间 | SCK | MOSI | MISO | CS/SS |
|-----------|------|------|------|-------|
| T0 (开始) | LOW | | | HIGH |
| T1 | LOW→HIGH | D7 | D7' | LOW | （主设备发送D7，从设备发送D7'）
| T2 | HIGH→LOW | D6 | D6' | LOW | （主设备发送D6，从设备发送D6'）
| ... | ... | ... | ... | LOW |
| T8 | LOW→HIGH | D0 | D0' | LOW | （主设备发送D0，从设备发送D0'）
| T9 | HIGH→LOW | | | LOW | （准备下一个字节的传输）
| T10 | | | | HIGH | （结束通信，拉高CS/SS）SPI（Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口）总线技术是由Motorola公司推出的一种同步串行接口，广泛用于CPU与各种外围器件之间的全双工、同步串行通讯。
一、SPI总线基本特性
SPI总线主要包括以下几根线：
- SCK（Serial Clock）：串行时钟线，由主设备产生，用于同步数据传输。
- MOSI（Master Output, Slave Input）：主设备输出/从设备输入数据线，用于主设备向从设备发送数据。
- MISO（Master Input, Slave Output）：主设备输入/从设备输出数据线，用于从设备向主设备发送数据。
- CS/SS（Chip Select/Slave Select）：从设备使能信号，低电平有效，用于选择指定的从设备进行通信。
二、SPI总线的工作方式
SPI总线有四种工作方式（Mode 0, Mode 1, Mode 2, Mode 3），这些方式由时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）决定：
- CPOL：时钟极性，决定了SCK空闲时的电平状态。CPOL=0时，SCK空闲时为低电平；CPOL=1时，SCK空闲时为高电平。
- CPHA：时钟相位，决定了数据是在SCK的哪个跳变沿被采样。CPHA=0时，在SCK的第一个跳变沿（上升沿或下降沿，取决于CPOL）采样数据；CPHA=1时，在SCK的第二个跳变沿采样数据。
三、SPI传输数据的时序图详解（以Mode 0为例）
在Mode 0下，SPI的时序特点如下：
- SCK空闲状态：低电平。
- 数据采样：在SCK的上升沿采样数据。
- 数据发送：在SCK的下降沿发送数据。
以下是基于Mode 0的SPI传输数据的时序图详解：
- 初始化：
- 主设备拉低CS/SS信号线，选中从设备，开始通信。
- 时钟信号产生：
- 主设备开始产生SCK时钟信号，SCK从低电平跳变至高电平（上升沿），然后从高电平跳变至低电平（下降沿），如此循环。
- 数据发送与接收：
- 在SCK的每个上升沿，主设备通过MOSI线向从设备发送数据位（MSB在前），同时从设备通过MISO线向主设备发送数据位（MSB在前）。
- 在SCK的每个下降沿，主设备和从设备准备下一个数据位进行发送和接收。
- 数据交换完成：
- 当完成一个字节（8位）的数据传输后，主设备和从设备的移位寄存器中的内容被交换。
- 如果需要继续传输，则重复上述过程；如果传输完成，主设备拉高CS/SS信号线，结束通信。