SPI通信

1 管脚

SPI的通信原理很简单，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SDI（数据输入）、SDO（数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
 SDI – 主设备数据输入，从设备数据输出；
 SDO – 主设备数据输出，从设备数据输入；
 SCLK – 时钟信号，由主设备产生；
 CS – 从设备使能信号，由主设备控制。

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2 时序

SPI接口通信时序上注意两个概念：极性与相位。
1. 边沿：即时钟电平变化的时刻，即上升沿(rising edge)或者下降沿(falling edge)，对于一个时钟周期内，有两个edge，分别称为上升沿与下降沿。第一个边沿，对于开始电压是1，那么就是1变成0的时候，对于开始电压是0，那么就是0变成1的时候；第二个边沿，对于开始电压是1，那么就是0变成1的时候（即在第一次1变成0之后，才可能有后面的0变成1），对于开始电压是0，那么就是1变成0的时候；
2. 极性：先说什么是SCLK时钟的空闲时刻，其就是当SCLK在发送8个bit比特数据之前和之后的状态，于此对应的，SCLK在发送数据的时候，就是正常的工作的时候，有效active的时刻了。其英文精简解释为：Clock Polarity = IDLE state of SCK。SPI的CPOL，表示当SCLK空闲idle的时候，其电平的值是低电平0还是高电平1：CPOL=0，时钟空闲idle时候的电平是低电平，所以当SCLK有效的时候，就是高电平，就是所谓的active-high；CPOL=1，时钟空闲idle时候的电平是高电平，所以当SCLK有效的时候，就是低电平，就是所谓的active-low；
3. 相位：对应着数据采样是在第几个边沿（edge），是第一个边沿还是第二个边沿，0对应着第一个边沿，1对应着第二个边沿。

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3 数据交换

两个SPI设备之间通信必须由主设备来控制次设备。一个主设备可以通过提供Clock以及对从设备进行片选(SlaveSelect/ss)来控制多个从设备，SPI协议还规定从设备的Clock由Master设备通过SCK管脚提供给从设备，从设备本身不能产生或控制Clock，没有Clock则从设备不能正常工作。
SPI设备间的数据传输之所以又被称为数据交换，是因为SPI协议规定一个SPI设备不能在数据通信过程中仅仅只充当一个”发送者(Transmitter)”或者”接收者(Receiver)”。在每个Clock周期内，SPI设备都会发送并接收一个bit大小的数据，相当于该设备有一个bit大小的数据被交换了。
一个从设备要想能够接收到Master发过来的控制信号，必须在此之前能够被Master设备进行访问(Access)。所以，Master设备必须首先通过SS/CSpin对从设备进行片选，把想要访问的从设备选上。
在数据传输的过程中，每次接收到的数据必须在下一次数据传输之前被采样。如果之前接收到的数据没有被读取，那么这些已经接收完成的数据将有可能会被丢弃，导致SPI物理模块最终失效。因此，在程序中一般都会在SPI传输完数据后，去读取SPI设备里的数据，即使这些数据(Dummy Data)在我们的程序里是无用的。非中断形式的通信操作流程如下：
(一) 设置正确的片选信号，循环开始下面操作；
(二) 等待发送数据寄存器为空，则写入一个要发送的数据；
(三) 等待接收数据寄存器为满，则读取一个被接收的数据；