SPI,是英语Serial Peripheral interface的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。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,正是出于这种简单易用的特性,现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。

其工作模式有两种:主模式和从模式,无论那种模式,都支持3Mbit/s的速率,并且还具有传输完成标志和写冲突保护标志。

跟SPI密切相关的两个概念是时钟极性和时钟相位。

  • 时钟极性:表示时钟信号在空闲时是高电平还是低电平。

  • 时钟相位:决定数据是在SCK的上升沿采样还是在SCK的结束沿采样。

下面以矩力的7022B芯片为例子,分析SPI工作模式的设置。

在7022B的数据手册中,指出:在SCK的上升沿放数据,在下降沿取数据。在SCK的下降沿将DIN的数据采样到7022B中,在SCK的上升沿将7022B的数据放置在DOUT上面输出。

下面是模拟SPI总线对7022B进行读取的例子,这个例子生动表示了何时放数据,何时采样数据。

unsigned long Read_reg3(unsigned char cmd)
{
       int i;
       unsigned long data;
       set_bit(SPI_PORT,SPI_SS);
       clr_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
       clr_bit(SPI_PORT,SPI_SS);
       for(i=0;i<8;i++)
       {
           set_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
              if(cmd&0x80)
              {
                set_bit(SPI_PORT,SPI_MOSI);
              }
              else
              {
                clr_bit(SPI_PORT,SPI_MOSI);
              }
              cmd=cmd<<1;
              nop;
              nop;
              clr_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);nop;
       }
       clr_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
       _delay_us(3);
       data=0;
       for(i=0;i<24;i++)
       {
           set_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
              nop;
              nop;
              nop;
              if(PINB&(1
              {
                data+=1;
              }else
              {
                data+=0;
              }
              data=data<<1;
              nop;
              clr_bit(SPI_PORT,SPI_SCK);
       }
       set_bit(SPI_PORT,SPI_SS);
       return data;
}

如果采用硬件SPI,则需要对单片机(ATMEGA16)SPI寄存器进行设置,本例子中,需要设置SPCR=0x57;//MSB在先01010011

时钟极性为0,因为空闲时CLK电平为低。

时钟相位设置为1,因为是下降沿采样数据,上升沿放数据。

我 对SPI的理解错在采样的概念上。比如,下降沿采样,当主机接收时,我觉得应该是先有下降沿,再有采样。其实,正确的理解是:采样是对主机从机都一致的概 念,采样之前必须把数据准备好。当主机接收数据时,主机也是下降沿采样,但是在下降沿发生之前,必须准备好数据,换句话说,从机在上升沿发生后,就要把数 据放出来,为下降沿采样做好准备。