SPI总线时序剖析

SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，望文生义便是串行外围设备接口。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通讯总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，一起为PCB的布局上节约空间，提供方便，正是出于这种简略易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通讯协议。

主机操控CLK，在CLK低电平期间，主机把数据送到MOSI上，从机在CLK上升沿后，便是CLK高电平期间读MOSI上的数据。从机在CLK高电平期间把数据送到MISO上，主机在CLK下降沿后，便是低电平期间读MISO上的数据。这样用两根线就能够完成全双工通讯。

SPI接口有四种不同的数据传输时序，取决于CPOL和CPHL这两位的组合。图1中体现了这四种时序，时序与CPOL、CPHL的联系也能够从图中看出。

图1

CPOL是用来决议SCK时钟信号闲暇时的电平，CPOL＝0，闲暇电平为低电平，CPOL＝1时，闲暇电平为高电平。CPHA是用来决议采样时间的，CPHA=0，在每个周期的第一个时钟沿采样，CPHA＝1，在每个周期的第二个时钟沿采样。

因为我运用的器材作业在形式0这种时序（CPOL＝0，CPHA＝0），所以将图1简化为图2，只重视形式0的时序。

图2

咱们来重视SCK的第一个时钟周期，在时钟的前沿采样数据（上升沿，第一个时钟沿），在时钟的后沿输出数据（下降沿，第二个时钟沿）。首要来看主器材，主器材的输出口（MOSI）输出的数据bit1，在时钟的前沿被从器材采样，那主器材是在何时间输出bit1的呢？bit1的输出时间实际上在SCK信号有用曾经，比SCK的上升沿还要早半个时钟周期。bit1的输出时间与SSEL信号没有联系。再来看从器材，主器材的输进口MISO同样是在时钟的前沿采样从器材输出的bit1的，那从器材又是在何时间输出bit1的呢。从器材是在SSEL信号有用后，当即输出bit1，虽然此刻SCK信号还没有起效。关于上面的主器材和从器材输出bit1位的时间，能够从图3、4中得到验证。

图3

注目的3中，CS信号有用后（低电平有用，留意CS下降沿后产生的状况），成心用延时程序延时了一段时间，之后再向数据寄存器写入了要发送的数据，来调查主器材输出bit1的状况（MOSI）。能够看出，bit1（值为1）是在SCK信号有用之前的半个时钟周期的时间开端输出的（与CS信号无关），到了SCK的第一个时钟周期的上升沿正好被从器材采样。

图4

图4中，留意看CS和MISO信号。咱们能够看出，CS信号有用后，从器材马上输出了bit1（值为1）。

一般咱们进行的spi操作都是16位的。图5记录了第一个字节和第二个字节间的彼此联接的进程。
第一个字节的最终一位在SCK的上升沿被采样，随后的SCK下降沿，从器材就输出了第二个字节的第一位。