SPI時序詳解

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SPI時序詳解

             SPI總線是Motorola公司推出的三線同步接口，同步串行3線方式進行通信:一條時鐘線SCK，一條數據輸入線MOSI，一條數據輸出線MISO;用於 CPU與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊。SPI主要特點有:可以同時發出和接收串行數據;可以當作主機或從機工作;提供頻率可編程時鐘;發送結束中斷標誌;寫衝突保護;總線競爭保護等。
          SPI總線有四種工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最爲廣泛的是SPI0和SPI3方式。SPI模塊爲了和外設進行數據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，時鐘極性(CPOL)對傳輸協議沒有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時鐘的空閒狀態爲低電平；如果CPOL=1，串行同步時鐘的空閒狀態爲高電平。時鐘相位(CPHA)能夠配置用於選擇兩種不同的傳輸協議之一進行數據傳輸。如果 CPHA=0，在串行同步時鐘的第一個跳變沿(上升或下降)數據被採樣；如果CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿(上升或下降)數據被採樣。 

SPI主模塊和與之通信的外設音時鐘相位和極性應該一致。

         SPI時序詳解---SPI接口在模式0下輸出第一位數據的時刻SPI接口有四種不同的數據傳輸時序，取決於CPOL和CPHL這兩位的組合。圖1中表現了這四種時序，時序與CPOL、CPHL的關係也可以從圖中看出。

圖1

          CPOL是用來決定SCK時鐘信號空閒時的電平，CPOL＝0，空閒電平爲低電平，CPOL＝1時，空閒電平爲高電平。CPHA是用來決定採樣時刻的，CPHA=0，在每個週期的第一個時鐘沿採樣，CPHA＝1，在每個週期的第二個時鐘沿採樣。由於我使用的器件工作在模式0這種時序（CPOL＝0，CPHA＝0），所以將圖1簡化爲圖2，只關注模式0的時序。

圖2

          我們來關注SCK的第一個時鐘週期，在時鐘的前沿採樣數據（上升沿，第一個時鐘沿），在時鐘的後沿輸出數據（下降沿，第二個時鐘沿）。首先來看主器件，主器件的輸出口（MOSI）輸出的數據bit1，在時鐘的前沿被從器件採樣，那主器件是在何時刻輸出bit1的呢？bit1的輸出時刻實際上在SCK信號有效以前，比SCK的上升沿還要早半個時鐘週期。bit1的輸出時刻與SSEL信號沒有關係。再來看從器件，主器件的輸入口MISO同樣是在時鐘的前沿採樣從器件輸出的bit1的，那從器件又是在何時刻輸出bit1的呢。從器件是在SSEL信號有效後，立即輸出bit1，儘管此時SCK信號還沒有起效。

從這張圖就可以很清楚的看出主從器件的bit1是怎樣輸出的