spi通信协议(spi通信协议时序图)

SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。 （1）SDO – 主设备数据输出，从设备数据输入（2）SDI– 主设备数据输入，从设备数据输出（3）SCLK – 时钟信号，由主设备产生（4）CS– 从设备使能信号，由主设备控制其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。AT91RM9200的SPI接口主要由4个引脚构成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整个SPI总线的公用时钟，MOSI、MISO作为主机，从机的输入输出的标志，MOSI是主机的输出，从机的输入，MISO 是主机的输入，从机的输出。/SS是从机的标志管脚，在互相通信的两个SPI总线的器件，/SS管脚的电平低的是从机，相反/SS管脚的电平高的是主机。在一个SPI通信系统中，必须有主机。SPI总线可以配置成单主单从，单主多从，互为主从。SPI的片选可以扩充选择16个外设,这时PCS输出=NPCS,说NPCS0~3接4-16译码器,这个译码器是需要外接4-16译码器，译码器的输入为NPCS0~3，输出用于16个外设的选择。二 SPI协议举例SPI是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。那么第一个上升沿来的时候 数据将会是sdo=1；寄存器=0101010x。下降沿到来的时候，sdi上的电平将所存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在 8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。这样就完成里一个spi时序。I2C总线　　I2C(Inter－Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。1 I2C总线特点I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。2 I2C总线工作原理2.1 总线的构成及信号类型I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，I2C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。CPU发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互不相关。I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。 应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。
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串行外围设备接口SPI（serial peripheralinterface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口，现在市面上大部分MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如i.MX、TI系列MCU。SPI用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI可以同时发出和接收串行数据。它只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯，这四条线是：串行时钟线（CSK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）、低电平有效从机选择线CS。这些外围器件可以是简单的TTL移位寄存器，复杂的LCD显示驱动器，A/D、D/A转换子系统或其他的MCU。当SPI工作时，在移位寄存器中的数据逐位从输出引脚（MOSI）输出（高位在前），同时从输入引脚（MISO）接收的数据逐位移到移位寄存器（高位在前）。发送一个字节后，从另一个外围器件接收的字节数据进入移位寄存器中。主SPI的时钟信号（SCK）使传输同步。其典型系统框图如下图所示。SPI主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。图2示出SPI总线工作的四种方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式(实线表示):SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。SPI总线接口时序如图所示。 其实，如果你想了解更好的话，可以去【致远电子】那了解的。

本实验采用W25Q64芯片 W25Q64是华邦公司推出的大容量SPIFLASH产品，其容量为64Mb。该25Q系列的器件在灵活性和性能方面远远超过普通的串行闪存器件。W25Q64将8M字节的容量分为128个块，每个块大小为64K字节，每个块又分为16个扇区，每个扇区4K个字节。W25Q64的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除4K个字节。所以，这需要给W25Q64开辟一个至少4K的缓存区，这样必须要求芯片有4K以上的SRAM才能有很好的操作。W25Q64的擦写周期多达10W次，可将数据保存达20年之久，支持2.7~3.6V的电压，支持标准的SPI，还支持双输出/四输出的SPI，最大SPI时钟可达80Mhz。一。SPI接口原理(一)概述高速，全双工，同步的通信总线。全双工：可以同时发送和接收，需要2条引脚同步： 需要时钟引脚片选引脚：方便一个SPI接口上可以挂多个设备。总共四根引脚。(二)SPI内部结构简明图MISO： 做主机的时候输入，做从机的时候输出MOSI：做主机的时候输出，做从机的时候输入主机和从机都有一个移位寄存器，在同一个时钟的控制下主机的最高位移到从机的最高位，同时从机的最高位往前移一位，移到主机的最低位。在一个时钟的控制下主机和从机进行了一个位的交换，那么在8个时钟的控制下就交换了8位，最后的结果就是两个移位寄存器的数据完全交换。在8个时钟的控制下，主机和从机的两个字节进行了交换，也就是说主机给从机发送一个字节8个位的同时，从机也给主机传回来了8个位，也就是一个字节。(三)SPI接口框图上面左边部分就是在时钟控制下怎么传输数据，右边是控制单元，还包括左下的波特率发生器。(四)SPI工作原理总结(五)SPI的特征(六)从选择(NSS)脚管理两个SPI通信首先有2个数据线，一个时钟线，还有一个片选线，只有把片选拉低，SPI芯片才工作，片选引脚可以是SPI规定的片选引脚，还可以通过软件的方式选择任意一个IO口作为片选引脚，这样做的好处是：比如一个SPI接口上挂多个设备，比如挂了4个设备，第二个用PA2，第三个用PA3，第四个用PA4作为片选，我们跟第二个设备进行通信的时候，只需要把第二个片选选中，比如拉低，其他设备的片选都拉高，这样就实现了一个SPI接口可以连接个SPI设备，战舰开发板上就是通过这种方法来实现的。(七)时钟信号的相位和极性时钟信号的相位和极性是通过CR寄存器的 CPOL 和 CPHA两个位确定的。CPOL：时钟极性，设置在没有数据传输时时钟的空闲状态电平。CPOL置0，SCK引脚在空闲时为低电平，CPOL置1，SCK引脚在空闲时保持高电平。CPHA：时钟相位 设置时钟信号在第几个边沿数据被采集CPHA=1时：在时钟信号的第二个边沿CPOL=1，CPHA=1，CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第二个边沿即上升沿的时候被采集。CPOL= 0，CPHA=1， CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第二个边沿即下降沿的时候被采集。CPHA=0时：在时钟信号的第一个边沿CPOL=1，CPHA=0，CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第一个边沿即下降沿的时候被采集。CPOL= 0，CPHA=0， CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第一个边沿即上升沿的时候被采集。为什么要配置这两个参数?因为SPI外设的从机的时钟相位和极性都是有严格要求的。所以我们要根据选择的外设的时钟相位和极性来配置主机的相位和极性。必须要与从机匹配。(八)数据帧的格式和状态标志数据帧格式：根据CR1寄存器的LSBFIRST位的设置，数据可以MSB在前也可以LSB在前。根据CR1寄存器的DEF位，每个数据帧可以是8位或16位。(九)SPI中断(十)SPI引脚配置 (3个SPI)引脚的工作模式设置引脚必须要按照这个表格配置。二。SPI寄存器库函数配置(一)常用寄存器(二)SPI相关库函数STM32的SPI接口可以配置为支持SPI协议或者支持I2S音频协议。默认是SPI模式，可以通过软件切换到I2S方式。常用的函数：1. void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef*SPI_InitStruct);//SPI的初始化2. void SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState); //SPI使能3. void SPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT,FunctionalState NewState); //开启中断4. void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq,FunctionalState NewState);//通 过DMA传输数据5. void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data); //发送数据6. uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx); //接收数据7. void SPI_DataSizeConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_DataSize);//设置数据是8位还是16位8. 其他几个状态函数void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef*SPI_InitStruct);//SPI的初始化结构体成员变量比较多，这里我们挑取几个重要的成员变量讲解一下：第一个参数 SPI_Direction 是用来设置 SPI 的通信方式，可以选择为半双工，全双工，以及串行发和串行收方式，这里我们选择全双工模式SPI_Direction_2Lines_FullDuplex。第二个参数 SPI_Mode 用来设置 SPI 的主从模式，这里我们设置为主机模式 SPI_Mode_Master，当然有需要你也可以选择为从机模式SPI_Mode_Slave。第三个参数 SPI_DataSiz 为 8 位还是 16 位帧格式选择项，这里我们是 8 位传输，选择SPI_DataSize_8b。第四个参数 SPI_CPOL 用来设置时钟极性，我们设置串行同步时钟的空闲状态为高电平所以我们选择 SPI_CPOL_High。第五个参数 SPI_CPHA用来设置时钟相位，也就是选择在串行同步时钟的第几个跳变沿(上升或下降)数据被采样，可以为第一个或者第二个条边沿采集，这里我们选择第二个跳变沿，所以选择SPI_CPHA_2Edge第六个参数 SPI_NSS 设置 NSS 信号由硬件(NSS 管脚)还是软件控制，这里我们通过软件控制 NSS 关键，而不是硬件自动控制，所以选择 SPI_NSS_Soft。第七个参数 SPI_BaudRatePrescaler 很关键，就是设置 SPI 波特率预分频值也就是决定 SPI 的时钟的参数 ， 从不分频道 256 分频 8 个可选值，初始化的时候我们选择 256 分频值SPI_BaudRatePrescaler_256, 传输速度为 36M/256=140.625KHz。第八个参数 SPI_FirstBit 设置数据传输顺序是 MSB 位在前还是 LSB 位在前， ，这里我们选择SPI_FirstBit_MSB 高位在前。第九个参数 SPI_CRCPolynomial 是用来设置 CRC 校验多项式，提高通信可靠性，大于 1 即可。设置好上面 9 个参数，我们就可以初始化 SPI 外设了。初始化的范例格式为：SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;//双线双向全双工SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPISPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 发送接收 8 位帧结构SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平371SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//第二个跳变沿数据被采样SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频256SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器(三)程序配置步骤三。W25Qxx配置讲解(一)电路图片选用的PB12W25Q64 是华邦公司推出的大容量SPI FLASH 产品，W25Q64 的容量为 64Mb，该系列还有 W25Q80/16/32等。ALIENTEK 所选择的 W25Q64 容量为 64Mb，也就是 8M 字节。(1M=1024K)W25Q64 将 8M 的容量分为 128 个块(Block)，每个块大小为 64K 字节，每个块又分为 16个扇区(Sector)，每个扇区 4K个字节。W25Q64 的最少擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除 4K 个字节。这样我们需要给 W25Q64 开辟一个至少 4K 的缓存区，这样对 SRAM要求比较高，要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的操作。W25Q64 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 2.7~3.6V，W25Q64 支持标准的SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz(双输出时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M)，更多的 W25Q64的介绍，请参考 W25Q64 的DATASHEET。在往一个地址写数据之前，要先把这个扇区的数据全部读出来保存在缓存里，然后再把这个扇区擦除，然后在缓存中修改要写的数据，然后再把整个缓存中的数据再重新写入刚才擦除的扇区中。便于学习和参考再给大家分享些spi 的资料stm32之SPI通信http://www.makeru.com.cn/live/3523_1795.html?s=45051SPI通信协议驱动norFlashhttp://www.makeru.com.cn/live/4034_2151.html?s=45051

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的名称缩写。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议。SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps。SPI的通信原理如下：SPI的通信原理非常简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也是可以的（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入）、SDO（数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。SPI目前有3种规格，3种SPI的处理流程大同小异，以目前使用最多的SPI-4为例来说明SPI的原理。它在发送接口和接收接口都有各自的数据通道和流控状态信息通道，其数据通道和流控状态信息通道是独立的并且是点对点通信。扩展资料除了串行外设接口之外，SPI还有以下若干含义：SPI(schedule performance index)表示绩效指数；SPI（Software Process Improvement）表示软件过程改进。SPI（samples per inch）是扫描仪参数，表示每英寸中所含分离像素点的个数。SPI(Standardized Precipitation Index )表示标准化降水指数，是一种用伽马分布来拟合降雨量然后将积累概率等概率转换成标准正态分布对应值的一种干旱指数。参考资料来源：百度百科-SPI
第一种解释： SPI是串行（serial）、并行（parallel）和独立（independent）三个英文单词的首字母，这三个词几种说明了多重记忆系统之间的关系。SPI理论认为，记忆系统是由多个执行特定功能的记忆模块构成的。这些记忆模块的关系表现为两个方面：信息以串行的加工方式进入记忆系统，在一个记忆模块中的编码依赖于某些其他功能模块中信息加工是否成功。也就是说，一个记忆模块的输出提供给另外模块的输入；信息以并行的方式存储在各个特定的记忆模块中，这样提取一个子系统的信息就不会牵连其他的子系统，各个子系统之间是相对独立的。第二种解释：SPI(system packet interface，系统包接口)用于物理层和链路层的链接，广泛地应用在通信接口中，主要应用于oc-48、oc-192和0c-768的同类业务，以及10gb/s以太网，spi主要有3个规格在oif组织中，即是spi-3、spi-4和spi-5，率和带宽业务的应用。第三种解释：SPI scientific performance index 科学工作指数。 还有楼上说的！关键要看楼主这个SPI是用在什么方面的。
SPI是英文Software Process Improvement的缩写,中文意思是软件过程的改进

用I2C通信的芯片最常用的就是EEPROM芯片，如Atmel的AT24CXX系列，此外，还有一些其它功能的芯片。用SPI通信的芯片有外置FLASH芯片，同样，还有其他功能的一些芯片。 I2C通信需要用到两个引脚：SDA SCL。SCL是时钟引脚，SDA是数据引脚。SPI通信需要3个引脚或者4个引脚：CS SCK MOSI MISO。SPI通信芯片的引脚名称不一定都是这几个名称，可能还有会别的名称，但是意思是一样的，例如MOSI引脚的意思是“主机输出从机输入”，某个SPI接口的芯片就有可能会写成SDI，因为这个SPI器件是作为从机的，所以它的SDI的意思就是“从机数据输入引脚”。SPI通信过程为：把CS引脚拉低，然后SCK输出时钟，然后就可以在MOSI引脚上输出数据，同时可以在MISO上获得数据了。参考资料来源：吴鉴鹰吧贡献文档：百度文库《吴鉴鹰单片机项目实战精讲》 单片机学习：吴鉴鹰单片机开发板（有详细的视频教程）
看看 51 单片机串口方式0，即可知道。 用两个引脚即可。