簡(jiǎn)介

SPI 或串行外設(shè)接口是微控制器流行的通信協(xié)議之一，通常在微控制器中實(shí)現(xiàn)，常用于與外圍設(shè)備（傳感器、顯示器等）交互。SPI是一種同步通信協(xié)議，它有專(zhuān)用的時(shí)鐘線（有關(guān)更多信息，請(qǐng)參閱我們關(guān)于同步與異步通信協(xié)議的文章）。SPI 中的通信線路包括：

MISO = Master In Slave Out

MOSI = Master Out Slave In

SS = Slave Select

SCK or SCLK = Serial Clock

根據(jù)命名，SPI 存在主設(shè)備和從設(shè)備。主設(shè)備控制時(shí)鐘線，因此也控制通信。SPI 是一種全雙工協(xié)議，因?yàn)樗袃蓷l數(shù)據(jù)線，每個(gè)通信方向（主站對(duì)從站和從站對(duì)主站）各一條，這意味著可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

SPI 總線

多個(gè)從設(shè)備可以使用相同的 SCK、MISO 和 MOSI 通信線（稱為 SPI 總線）連接到同一個(gè)主設(shè)備。但每個(gè)從屬設(shè)備都需要單獨(dú)的從屬選擇 (SS) 線；主設(shè)備根據(jù)希望與哪個(gè)從屬設(shè)備通信來(lái)設(shè)置從屬選擇線（低電平有效，即低電平選擇，高電平取消選擇）。

實(shí)際上，在 SPI 總線上同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的情況并不多見(jiàn)（通常的情況是先發(fā)出指令后作出響應(yīng)，或者只是主設(shè)備從從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)）。不過(guò)，SPI 的優(yōu)勢(shì)之一是，由于具有專(zhuān)用且定義明確的通信線路，它可以直接進(jìn)行調(diào)試和故障排除（例如使用示波器）。I2C 等協(xié)議需要的通信線路較少，但由于其復(fù)雜性，故障排除更加困難。

SPI 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所有通信線路都是高電平或低電平主動(dòng)驅(qū)動(dòng)的，而 I2C 等通信線路只是低電平驅(qū)動(dòng)，當(dāng)通信線路沒(méi)有被主動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，上拉電阻會(huì)被動(dòng)地將通信線路拉回高電平（更多信息，請(qǐng)參閱我們關(guān)于 I2C 的文章）。始終主動(dòng)驅(qū)動(dòng)線路意味著可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

雙線和四線 SPI

SPI 也有雙 線SPI 和四線 SPI，可以使用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)向一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)（從技術(shù)上講是并行傳輸），從而進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)吞吐量（整體通信速度）。這在需要高數(shù)據(jù)吞吐量的閃存芯片中很受歡迎。使用雙 SPI 時(shí)，通信開(kāi)始時(shí)與往常一樣（與單 SPI 相同），但在向從設(shè)備發(fā)送命令后可更改為雙模式（詳細(xì)情況請(qǐng)參閱從設(shè)備數(shù)據(jù)手冊(cè)）。在雙模式下，MISO 和 MOSI 線路分別成為雙向（半雙工）通信線路，稱為 SIO0（串行 I/O 0）和 SIO1；每個(gè)字節(jié)的偶數(shù)位在 SIO0 上傳輸，奇數(shù)位在 SIO1 上傳輸。Quad SPI 與之類(lèi)似，只是多了兩條通信線路--SIO2 和 SIO3，而且每次傳輸半個(gè)字節(jié)。

SPI 配置

SPI 協(xié)議中的一些參數(shù)是可以設(shè)置的，例如在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿還是下降沿發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，以及時(shí)鐘是空閑高電平還是低電平。數(shù)據(jù)是先傳輸最小有效位（LSB）還是先傳輸最大有效位（MSB）也是可以配置的，通常是先傳輸 MSB。

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