软件模拟SPI接口程序代码

目录

SPI协议简介

SPI接口介绍

SPI接口连接图

SPI数据传输方向

SPI传输模式

模拟SPI程序

SPI协议简介

SPI的通信原理很简单，一般主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或者多个从设备，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）

• SPI接口介绍

SCK：时钟信号，由主设备产生，所以主设备SCK信号为输出模式，从设备的SCK信号为输入模式

CS：使能信号，由主设备控制从设备，所以主设备CS信号为输出模式，从设备的CS信号为输入模式。

MOSI：主设备数据输出，从设备输入，所以主设备MOSI信号为输出模式，从设备的MOSI信号为输入模式

MISO：主设备数据输入，从设备数据输出，所以主设备MISO信号为输入模式，从设备的MISO信号为输出模式

• SPI接口连接图

注意：MOSI和MISO不能交叉连接（可以把主从机理解为一个整体系统，MOSI为系统主机发送从机接收的数据线，MISO为主机接收从机发送的数据线）

• SPI数据传输方向

SPI作为全双工的串行通信协议，数据传输时高位在前，低位在后。主机和从机公用由主机产生的SCK信号，所以在每个时钟周期内主机和从机有1bit的数据交换（因为MOSI和MISO数据线上的数据都是在时钟的边沿处被采样）。如下图

SPI协议规定数据采样是在SCK的上升沿或下降沿时刻（由SPI模式决定，下面会说到），观察上图，在SCK的边沿处（上升沿或下降沿），主机会在MISO数据线上采样（接收来从机的数据），从机会在MOSI数据线上采样（接受来自主机的数据），所以每个时钟周期中会有一bit的数据交换。

SPI传输模式

SPI总线传输一共有4种模式，这4种模式分别由时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）来定义。

CPOL:规定了SCK时钟信号空闲状态的电平

CPHA：规定了数据是在SCK时钟的奇数边沿还是偶数边沿被采样

模式0：CPOL=0,CPHA=0 SCK空闲为低电平，数据在SCK的上升沿被采样（提取数据）。

模式1：CPOL=0,CPHA=1 SCK空闲为低电平，数据在SCK的下降沿被采样（提取数据）

模式2：CPOL=1,CPHA=0 SCK空闲为高电平，数据在SCK的下降沿被采样（提取数据）

模式3：CPOL=1,CPHA=1 SCK空闲为高电平，数据在SCK的上升沿被采样（提取数据）

以模式0为例，SCK空闲为低电平，数据在SCK的上升沿被采样（提取数据），在SCK的下降沿奇幻数据线的数据。

• 在时钟的第一个上升沿（游标1处）（采样点）

MOSI上数据为1，则在此边沿从机采样，数据为1，采样点在MOSI数据线的中间

MISO上数据为0，则在此边沿从机采样，数据为0，采样点在MISO数据线的中间

• 在时钟的第一个下降沿（游标2处）（触发点）

MOSI上数据由1切换为0，数据在时钟的下降沿时切换数据

MISO上数据由0切换为1，数据在时钟的下降沿时切换数据

• 在时钟的第2~8个上升沿（采样点），主机在MISO上采样数据，从机在MOSI上采样数据
• 在时钟的第2~8个下降沿（触发点），主机在MISO上切换数据，从机在MOSI上切换数据

模拟SPI程序

初始化代码

模拟SPI4种工作模式：

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