什么是SPI

SPI通常有一个主设备和一个或多个从设备，通常采用的是4根线，它们是MISO（数据输入，针对主机来说）、MOSI（数据输出，针对主机来说）、SCLK（时钟，主机产生）、CS/SS（片选，一般由主机发送或者直接使能，通常为低电平有效）。全双工。

SPI 物理层

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一个主机可以连接多个从机，其中SCK，MOSI，MISO所有从机共用。SSx单独连接主机。当主机需要和从机通信时，主机把对应的从机的SSx线拉低。从机发现自己的SSx线被拉低，则表示主机要和它通信了。对比IIC，SPI不需要外接上拉电阻，也不需要广播地址来寻机。

SPI协议层

SPI只有开始信号，停止信号，和数据有效性信号，读写信号（同步的）。相比IIC，少了应答机制。

  • 开始信号：NSS被拉低的下降沿（SSx、CS。都叫做使能线，片选线。叫法很多，作用一样 都是让从机使能通信）

  • 停止信号：NSS被拉高的上升沿。

  • 触发。表示主机读一位从机的数据，从机读一位主机的数据。
  • 采样。表示总线的上数据已就绪，可以读了。采样后，MISO、MOSI线上的数据被锁存直到被转移。

SPI的4种模式

SPI的4种模式，先说一下两个概念：时钟极性CPOL和时钟相位CPHA。CPOL和CPHA均有0 1两种状态，组合成4种状态。

时钟极性(CPOL)

指 SPI 通讯设备处于空闲状态时，SCK 信号线的电平信号(即 SPI 通讯开始前、 NSS 线为高电平时 SCK 的状态)。

CPOL=0 时， SCK 在空闲状态时为低电平①，在SCK有效期间为高电平 ②

CPOL=1 时，SCK 在空闲状态时为高电平③，在SCK有效期间为低电平 ④

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时钟相位(CPHA)

是指数据的采样的时刻。

CPHA=0 时，MOSI 或 MISO 数据线上的信号在 SCK 时钟线的“奇数边沿” 被采样。

CPHA=1 时，MOSI 或 MISO数据线的信号在 SCK 的“偶数边沿” 采样。

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具体用哪种模式，还得看传感器设备需要那种方式，4种模式如下表：

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软件模拟SPI(模式0)

SPI发送函数

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void SPI_Write(uint8_t Data)
{ 
	uint8_t i=0;
	CS_L;	//片选拉低开始传输数据
    SCK_L;
	/*循环8次,发送8bit数据*/
	for(i=0;i<8;i++)	
	{ 
		/*切换数据*/
		if(Data&0x80)//通过8次循环移位,将一个字节的数据，由高到低一位一位的放置到数据线上
		{ 
			MOSI_H;
		}
		else
		{ 
			MOSI_L;
		}
        SCK_H;	//产生上升沿(从机在此上升沿时采集数据)
		delay_us(5);//(这个延时根据通讯的设备来看)
        SCK_L;//拉回低电平
        delay_us(5);
		Data <<= 1;
    }
    MOSI_L;
	SCK_L;
    CS_H;//片选拉高等待下次数据传输
}

SP接收函数

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uint8_t MISO_sate;//这个是要定义为输入引脚的状态，就是GPIO配置成输入引脚接收的状态位

uint8_t SPI_Read(void)
{ 
	uint8_t i=0;
    uint8_t receive_temp=0;
	CS_L;	//片选拉低开始传输数据
    SCK_L;
	/*循环8次,发送8bit数据*/
	for(i=0;i<8;i++)	
	{ 
        receive_temp <<=1;
        SCK_H;	//产生上升沿(从机在此上升沿时采集数据)
		delay_us(5);//(这个延时根据通讯的设备来看)
        /*切换数据*/
		if(MISO_sate == MISO_H)//通过8次循环移位,将一个字节的数据，由高到低一位一位的放置到数据线上
		{ 
			receive_temp |= 1;
		}
		else
		{ 
			receive_temp |= 0;
		}
        SCK_L;//拉回低电平
        delay_us(5);
    }
	SCK_L;
    CS_H;//片选拉高等待下次数据传输
    return receive_temp;
}