SPI是串行通訊協(xié)議，也就是說數(shù)據(jù)是一位一位從MSB或者LSB開始傳輸?shù)模@就是SCK時鐘線存在的原因，由SCK提供時鐘脈沖，MISO、MOSI則基于此脈沖完成數(shù)據(jù)傳輸。 SPI支持4-32bits的串行數(shù)據(jù)傳輸，支持MSB和LSB，每次數(shù)據(jù)傳輸時當從設備的大小端發(fā)生變化時需要重新設置SPI Master的大小端。
SPI interface SPI接口介紹
SPI是由美國摩托羅拉公司推出的一種同步串行傳輸規(guī)范，常作為單片機外設芯片串行擴展接 口。SPI有4個引腳：SS(從器件選擇線)、SDO(串行數(shù)據(jù)輸出線)、SDI(串行數(shù)據(jù)輸入線)和SCK(同步串行時鐘線)。SPI可以用全雙工通信 方式同時發(fā)送和接收8(16)位數(shù)據(jù)，過程如下：主機啟動發(fā)送過程，送出時鐘脈沖信號，主移位寄存器的數(shù)據(jù)通過SDO移入到從移位寄存器，同時從移位寄存 器中的數(shù)據(jù)通過SDI移人到主移位寄存器中。8(16)個時鐘脈沖過后，時鐘停頓，主移位寄存器中的8(16)位數(shù)據(jù)全部移人到從移位寄存器中，隨即又被 自動裝入從接收緩沖器中，從機接收緩沖器滿標志位(BF)和中斷標志位(SSPIF)置“1”。同理，從移位寄存器中的8位數(shù)據(jù)全部移入到主寄存器中，隨 即又被自動裝入到主接收緩沖器中．主接收緩沖器滿標志位(BF)和中斷標志位(SSPIF)置“1”。主CPU檢測到主接收緩沖器的滿標志位或者中斷標志 位置1后，就可以讀取接收緩沖器中的數(shù)據(jù)。同樣，從CPU檢測到從接收緩沖器滿標志位或中斷標志位置1后，就可以讀取接收緩沖器中的數(shù)據(jù)，這樣就完成了一 次相互通信過程。這里設置dsPIC30F6014為主控制器，ISD4002為從器件，通過SPI口完成通信控制的過程。
SPI總線協(xié)議
| 脈沖 | 主機sbuff | 從機sbuff | sdi | sdo |
| 0 | 10101010 | 01010101 | 0 | 0 |
| 1上 | 0101010x | 1010101x | 0 | 1 |
| 1下 | 01010100 | 10101011 | 0 | 1 |
| 2上 | 1010100x | 0101011x | 1 | 0 |
| 2下 | 10101001 | 01010110 | 1 | 0 |
| 3上 | 0101001x | 1010110x | 0 | 1 |
| 3下 | 01010010 | 10101101 | 0 | 1 |
| 4上 | 1010010x | 0101101x | 1 | 0 |
| 4下 | 10100101 | 01011010 | 1 | 0 |
| 5上 | 0100101x | 1011010x | 0 | 1 |
| 5下 | 01001010 | 10110101 | 0 | 1 |
| 6上 | 1001010x | 0110101x | 1 | 0 |
| 6下 | 10010101 | 01101010 | 1 | 0 |
| 7上 | 0010101x | 1101010x | 0 | 1 |
| 7下 | 00101010 | 11010101 | 0 | 1 |
| 8上 | 0101010x | 1010101x | 1 | 0 |
| 8下 | 01010101 | 10101010 | 1 | 0 |
這 樣就完成了兩個寄存器8位的交換，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相對于主機而言的。其中ss引腳作為主機的時候，從機可以把它拉底被 動選為從機，作為從機的是時候，可以作為片選腳用。根據(jù)以上分析，一個完整的傳送周期是16位，即兩個字節(jié)，因為，首先主機要發(fā)送命令過去，然后從機根據(jù) 主機的名準備數(shù)據(jù)，主機在下一個8位時鐘周期才把數(shù)據(jù)讀回來
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(shù)據(jù)輸入線MOSI，一條數(shù)據(jù)輸出線MISO;用于 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(fā)出和接收串行數(shù)據(jù);可以當作主機或從機工作;提供頻率可編程時鐘;發(fā)送結束 中斷標志;寫沖突保護;總線競爭保護等。圖3示出SPI總線工作的四種方式，其中使用的最為廣泛的是SPI0和SPI3方式(實線表示):
圖2 SPI總線四種工作方式
SPI總線接口及時序
SPI 模塊為了和外設進行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)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(xié)議沒有重大的影響。如果 CPOL=0，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳 輸協(xié)議之一進行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿 （上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。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總線接口時序如圖所示。
SPI功能模塊的設計
根據(jù)功能定義及SPI的工作原理，將整個IP Core分為8個子模塊：uC接口模塊、時鐘分頻模塊、發(fā)送數(shù)據(jù)FIFO模塊、接收數(shù)據(jù)FIFO模塊、狀態(tài)機模塊、發(fā)送數(shù)據(jù)邏輯模塊、接收數(shù)據(jù)邏輯模塊以及中斷形式模塊。
深入分析SPI的四種傳輸協(xié)議可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)一種協(xié)議，只要對串行同步時鐘進行轉(zhuǎn)換，就能得到其余的三種協(xié)議。為了簡化設計規(guī)定，如果要連續(xù)傳輸多個數(shù)據(jù)，在兩個數(shù)據(jù)傳輸之間插入一個串行時鐘的空閑等待，這樣狀態(tài)機只需兩種狀態(tài)（空閑和工作）就能正確工作。
首先看一下mcu spi的工作過程：在空閑時SCLK 無信號。當MCU發(fā)送數(shù)據(jù)時SCLK才會產(chǎn)生一個8位的sclk信號將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。同理，如果MCU一直無動作是不會有sclk信號的，如果想要讀取從機的值只能先往從機發(fā)送一個無意義的十六進制數(shù)。這時才會在SCLK上出現(xiàn)時鐘信號，而此時AD才會將數(shù)據(jù)通過dout發(fā)送出去。也就是說由于SPI通信要由主機產(chǎn)生sck時鐘信號，只有存在時鐘才從機才能把寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)送出去，所以要保證發(fā)送的數(shù)據(jù)使得從機不會產(chǎn)生動作（無效數(shù)據(jù)），SPI不能只接收不發(fā)送，在接收的時候必然也在發(fā)送數(shù)據(jù)
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