SPI通信四大模式

SPI是由Motorola公司提出的一种同步串行外围接口;它在速度要求不高，低功耗，需要保存少量参数的智能化传感系统中得到了广泛应用;

SPI是一个全双工的同步串行接口，在数据传输过程中，总线上只能是一个主机和一个从机进行通信;

通信四种模式：

1、MISO(Master In Slave Out)

主机输入，从机输出;

2、MOSI(Master Out Slave In)

主机输出，从机输入;

3、SCK(Serial Clock)

串行时钟信号

4、SS(Slave Select)

从机选择信号，低电平有效;(即作从机时，该位置低)

SPI总线可在软件的控制下构成各种系统

SPI总线与多从机连接

SPI的基本结构相当于两个8位移位寄存器的首尾相接，构成16位的环形移位寄存器，从而实现了主机与从机的数据交换;

SPI接口的基本结构图

SPI主从模式

设置MSTR(主设备选择)和SPE位(使能位)来选择是否工作在主模式还是从模式;

stm32强大之处：因为从机NSS位必须接0，而主机NSS位接1;stm32可以有软件来设置相应的主从位;

SPI下时钟信号的相位和极性(设置由与之通信的具体芯片来设定)

SPI接口可由CPOL和CPHA设定4种不同传输格式的时序;

CPOL决定时钟脉冲SCK的有效脉冲方式(正脉冲、负脉冲)。CPHA决定数据线MOSI什么时候输出数据或采集数据;

根据CPOL和CPHA的组合数目，一共四种设置情况;

数据图分析：

数据帧的格式

根据SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位，输出数据位时可以MSB(高位先传)在先也可以是LSB(低位先传)，根据SPI_CR1寄存器的DFF位，每个数据帧可以是8位或者16位，所选择的数据帧格式对发送/接收都有效;

SPI通信配置步骤：(在主模式下，串行时钟在SCK脚产生)

1、通过SPI_CR1寄存器的BR[2:0]位定义串行时钟波特率;

2、选择CPOL和CPHA位，定义数据传输和串行时钟间的相位关系;

3、设置DFF位来定义8/16位数据帧格式;

4、配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定义帧格式;

5、如果NSS引脚需要工作在输入模式，硬件模式中在整个数据帧传输期间应把NSS脚连接到高电平;在软件模式中，需要设置SPI_CR1寄存器的SSM和SSI位，如果NSS引脚工作在输出模式，则只需设置SSOE位;

6、必须设置MSTR和SPE位(只当NSS被连到高电平，这些位才能保存置位)。

在这个配置中，MOSI脚是数据输出，而MISO脚是数据输入;

SPI通信过程：

stm32之SPI通信视频资料

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利用SPI可以在软件的控制下构成各种系统。如一个主控制器和几个从控制器、几个从控制器相互连接构成多主机系统(分布式系统)、一个主控制器和一个或几个从I/O设备所构成的各种系统等。在大多数应用场合，可以使用一个主控制器作为主控机来控制数据。

并向一个或几个从外围器件传送该数据。从器件只有在主控机发命令时才能接收或发送数据，其数据的传输格式是高位(MSB)在前，低位(LSB)在后。典型的单主系统，该系统只有一台主控制器，其他均为从控制器。

扩展资料：

SPI有主从两种工作方式。在主模式下，SPI为其他节点的SPICLK引脚提供串行时钟，数据从SPISIMO引脚输出，从SPISOMI引脚输入。主控制器写人数据到寄存器SPITXBUF便启动发送，数据从SPITXBUF传送到SPIDAT中再通过SPISIMO引脚发送出去，先发送最高位；

同时，主控制器接收到的数据通过SPISOMI引脚移入寄存器SPIDAT的最低位。当选定数量的位数发送完时，整个数据发送完毕。

紧接着接收完毕(通过SPISIMO引脚发送的SPIDAT的数据最高位每移出一位后就会从SPISOMI引脚移人一位到SPIDAT最低位)。首先将接收到的数据传送到寄存器SPIRXBUF，并进行右对齐，供CPU读取。

参考资料来源：百度百科-SPI接口

SPI接口的全称是"Serial Peripheral Interface",意为串行外围接口,是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM, FLASH,实时时钟,AD转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输,在主器件的移位脉冲下,数据按位传输,高位在前,地位在后,为全双工通信,数据传输速度总体来说比I2C总线要快,速度可达到几Mbps。
SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号：
（1）MOSI – 主器件数据输出,从器件数据输入
（2）MISO – 主器件数据输入,从器件数据输出
（3）SCLK – 时钟信号,由主器件产生
（4）/SS – 从器件使能信号,由主器件控制
在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址 *** 作,且为全双工通信,显得简单高效。
在多个从器件的系统中,每个从器件需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。
SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。如下图所示,在SCLK的下降沿上数据改变,同时一位数据被存入移位寄存器。
SPI接口内部硬件图示：
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。

主从设备作用上的区别在于：
1、PCI主设备可以获取PCI总线主控权， 控制PCI从设备； PCI从设备不能获取PCI总线主控权， 只能被PCI主设备控制。
2、PCI主设备可以执行DMA，实现突发传输，峰值数据率为132MB/s； PCI从设备没有DMA能力，x86上，PCI从设备不能实现突发传输，所以，峰值数据率为32MB/s。
PCI(Peripheral Component Interconnect)是 一种由英特尔（Intel）公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。

区别:SPI：高速同步串行口。3～4线接口，收发独立、可同步进行
UART：通用异步串行口。按照标准波特率完成双向通讯，速度慢
SPI:一种串行传输方式,三线制,网上可找到其通信协议和用法的
3根线实现数据双向传输
串行外围接口 Serial peripheral interface
UART:通用异步收发器
UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终
端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了
。作为接口的一部分，UART还提供以下功能：
将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行
数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入
奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，
并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是
串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART
还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数
据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。现在如果您购买一个内置的
调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。
I2C:能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。I2C是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。多路微控制器能在同一个I2C总线上共存。

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