SPI总线

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SPI总线

SPI总线是同步、双向、全双工的4线式串行接口总线，最早由Motorola公司提出。SPI是由“单个主设备+多个从设备”构成的系统。需要说明的是：在系统中，只要任意时刻只有一个主设备是处于激活状态的，就可以存在多个SPI主设备。为了实现通信，SPI共有4条信号线，分别是：

（1）主设备出、从设备入（Master Out Slave In，MOSI）：由主设备向从设备传输数据的信号线，也称为从设备输入（Slave Input/Slave Data In，SI/SDI）。

（2）主设备入、从设备出（Master In Slave Out，MISO）：由从设备向主设备传输数据的信号线，也称为从设备输出（Slave Output/Slave Data Out，SO/SDO）。

（3）串行时钟（Serial Clock，SCLK）：传输时钟信号的信号线。

（4）从设备选择（Slave Select，SS）：用于选择从设备的信号线，低电平有效。

图2-27显示了SPI总线上主设备和从设备的连接关系图。

主设备负责产生时钟信号，并通过将相应从设备的从设备选择信号拉低为低电平，选通所需的从设备。在没有选通的时候，所有从设备的数据输出线MISO都悬空处于高阻态。

SPI总线上的串行数据传输是用户可配置的。SPI设备包含特定的寄存器组，可以保存所需的配置。串行外围设备的控制寄存器用于保存各种配置参数，比如器件的主/从选择、通信波特率的选择、时钟信号控制等。状态寄存器则用于保存各种通信条件的状态，实现所需的数据传输和数据接收。

SPI的工作是基于移位寄存器的；为了实现数据传输或数据接收，主设备和从设备包含了专用移位寄存器。移位寄存器的长度取决于具体设备，通常是8的整数倍。数据在从主设备传输到从设备的过程中，主设备移位寄存器中的数据从MOSI管脚移出，然后通过从设备的MOSI管脚，输入到从设备的移位寄存器中。与此同时，由从设备移位寄存器移位出来的数据，通过MISO管脚，输入到主设备的移位寄存器中。也就是说，主设备和从设备的移位寄存器构成了一个循环缓冲区。对于特定类型的器件，可以通过配置寄存器（比如，对于Motorola公司生产的68HC12型控制器，需要配置SPI控制寄存器的LSBF位），决定最先发送的数据位是最高位还是最低位。

与I2C总线相比，SPI总线更适于数据流传输。SPI的不足之处在于，SPI不支持数据确认机制。