注：本文针对xilinx的zynqMP系列芯片讲解SPI驱动
一、引言
SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（Master Slave）架构。支持多slave模式应用，一般仅支持单Master。时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）。SPI接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平。
二、SPI总线结构
三、SPI接口
SPI接口共有4根信号线，分别是：设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。
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MOSI |
主器件数据输出，从器件数据输入 |
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MISO |
主器件数据输入，从器件数据输出 |
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SCLK |
时钟信号，由主器件产生 |
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SS |
从器件使能信号，由主器件控制 |
四、SPI工作原理
SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位，在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下，按位传输，高位在前，低位在后。如下图所示，在SCLK的下降沿上数据改变，上升沿一位数据被存入移位寄存器。
在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：
- 主机通过MOSI线发送1位数据，从机通过该线读取这1位数据；
- 从机通过MISO线发送1位数据，主机通过该线读取这1位数据。这是通过移位寄存器来实现的。如下图所示，主机和从机各有一个移位寄存器，且二者连接成环。随着时钟脉冲，数据按照从高位到低位的方式依次移出主机寄存器和从机寄存器，并且依次移入从机寄存器和主机寄存器。当寄存器中的内容全部移出时，相当于完成了两个寄存器内容的交换。
五、SPI接口的优缺点
- 优点：
- 支持全双工操作；
- 操作简单；
- 数据传输速率较高（相对的）。
- 缺点：
- 多个spi设备需要占用主机较多的管脚（每个从机都需要一根片选线）；
- 只支持单个主机；
- 没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
六、SPI工作模式
SPI有四种工作模式,具体由CPOL(Clock Polarity 时钟极性)，CPHA(Clock Phase时钟相位)决定
| MODE0 | CPOL=0,CPHA=0 |
| MODE1 | CPOL=0,CPHA=1 |
| MODE2 | CPOL=1,CPHA=0 |
| MODE3 | CPOL=1,CPHA=1 |
- 当CPOL为0时，空闲的时候SCLK电平是低电平;
- 当CPOL为1时，空闲的时候SCLK电平是高电平;
- 当CPHA为0时，采集数据发生在时钟周期的前边缘（第一个边缘，可能是上升缘也可能是下降缘，由CPOL决定），这同时意味着输出数据发生在后边缘;
- 当CPHA为1时，采集数据发生在时钟周期的后边缘（第二个边缘，可能是上升缘也可能是下降缘，由CPOL决定），这同时意味着输出数据发生在前边缘;
摘抄一张网上的图：
我们编写spi接口的设备驱动程序的时候，最需要关心的就是spi控制器的部分是spi设备采用的是那种模式，确定模式后，我们得将spi控制器配置成一样的模式才能正常工作。所以说如何选择SPI控制器的工作模式，是根据从设备的工作模式来定的，一般从设备是FLASH、eeprom之类的存储介质，其工作模式是在出厂时就确定的，所以只能通过修改SPI控制器的工作模式，来适应从设备，从而实现SPI通信流程。
二、zynqMP芯片的SPI控制器