SPI數(shù)據(jù)發(fā)送與接收機(jī)制（共6頁(yè)pdf教程下載）

SPI 設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸之所以又被稱為數(shù)據(jù)交換，是因?yàn)?SPI 協(xié)議規(guī)定一個(gè) SPI 設(shè)備不 能在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中僅僅只充當(dāng)一個(gè)"發(fā)送者(Transmitter)"或者"接收者(Receiver)"。在每個(gè) Clock 周期內(nèi)，SPI 設(shè)備都會(huì)發(fā)送并接收一個(gè) bit 大小的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于該設(shè)備有一個(gè) bit 大小 的數(shù)據(jù)被交換了。

一個(gè)從設(shè)備要想能夠接收到 Master 發(fā)過(guò)來(lái)的控制信號(hào)，必須在此之前能夠被 Master 設(shè) 備進(jìn)行訪問(wèn)(Access)。所以，Master 設(shè)備必須首先通過(guò) SS/CSpin 對(duì)從設(shè)備進(jìn)行片選，把想要 訪問(wèn)的從設(shè)備選上。

接收到的數(shù)據(jù)沒(méi)有被讀取，那么這些已經(jīng)接收完成的數(shù)據(jù)將有可能會(huì)被丟棄，導(dǎo)致 SPI 物理 模塊最終失效。因此，在程序中一般都會(huì)在 SPI 傳輸完數(shù)據(jù)后，去讀取 SPI 設(shè)備里的數(shù)據(jù)， 即使這些數(shù)據(jù)(Dummy Data)在我們的程序里是無(wú)用的。

SSPBUF（Synchronous Serial Port Buffer），泛指 SPI 設(shè)備里面的內(nèi)部緩沖區(qū)，一般在物 理上是以 FIFO 的形式，保存?zhèn)鬏斶^(guò)程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)；

Controller，泛指 SPI 設(shè)備里面的控制寄存器，可以通過(guò)配置它們來(lái)設(shè)置 SPI 總線的傳輸 模式。

通常情況下，我們只需要對(duì)上圖所描述的四個(gè)管腳(pin)進(jìn)行編程即可控制整個(gè) SPI 設(shè)備 之間的數(shù)據(jù)通信：SCK，Serial Clock，主要的作用是 Master 設(shè)備往從設(shè)備傳輸時(shí)鐘信號(hào)， 控制數(shù)據(jù)交換的時(shí)機(jī)以及速率；

SS/CS，Slave Select/Chip Select，用于 Master 設(shè)備片選從設(shè)備，使被選中的從設(shè)備能夠 被 Master 設(shè)備所訪問(wèn)；

SDO/MOSI，Serial Data Output/Master Out Slave In，在 Master 上面也被稱為 Tx-Channel， 作為數(shù)據(jù)的出口，主要用于 SPI 設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；

SDI/MISO，Serial Data Input/Master In Slave Out，在 Master 上面也被稱為 Rx-Channel， 作為數(shù)據(jù)的入口，主要用于 SPI 設(shè)備接收數(shù)據(jù)；

CPOL：時(shí)鐘極性，表示 SPI 在空閑時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)是高電平還是低電平。若 CPOL 被設(shè) 為 1，那么該設(shè)備在空閑時(shí) SCK 管腳下的時(shí)鐘信號(hào)為高電平。當(dāng)CPOL 被設(shè)為 0 時(shí)則正好 相反。

CPHA：時(shí)鐘相位，表示 SPI 設(shè)備是在 SCK 管腳上的時(shí)鐘信號(hào)變?yōu)樯仙�沿時(shí)觸發(fā)數(shù)據(jù) 采樣，還是在時(shí)鐘信號(hào)變?yōu)橄陆笛貢r(shí)觸發(fā)數(shù)據(jù)采樣。若 CPHA 被設(shè)置為 1，則 SPI 設(shè)備在時(shí) 鐘信號(hào)變?yōu)橄陆笛貢r(shí)觸發(fā)數(shù)據(jù)采樣，在上升沿時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng) CPHA 被設(shè)為 0 時(shí)也正好相 反。

SSPSR 是 SPI 設(shè)備內(nèi)部的移位寄存器(ShiftRegister)。它的主要作用是根據(jù) SPI 時(shí)鐘信號(hào) 狀態(tài) ， 往 SSPBUF 里 移入或者 移出數(shù)據(jù) ， 每次移動(dòng)的 數(shù)據(jù)大小由 Bus-Width 以及 Channel-Width 所決定。

Bus-Width 的作用是指定地址總線到 Master 設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝弧?例如，我們想要往 Master 設(shè)備里面的 SSPBUF 寫(xiě)入 16Byte 大小的數(shù)據(jù)：首先，給Master

設(shè)備的配置寄存器設(shè)置 Bus-Width 為 Byte；然后往 Master 設(shè)備的 Tx-Data 移位寄存器在地 址總線的入口寫(xiě)入數(shù)據(jù)，每次寫(xiě)入 1Byte 大小的數(shù)據(jù)(使用 writeb 函數(shù))；寫(xiě)完 1Byte 數(shù)據(jù)之 后，Master 設(shè)備里面的 Tx-Data 移位寄存器會(huì)自動(dòng)把從地址總線傳來(lái)的 1Byte 數(shù)據(jù)移入 SSPBUF 里；上述動(dòng)作一共需要重復(fù)執(zhí)行 16次。

Channel-Width 的作用是指定 Master 設(shè)備與從設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝�。與 Bus-Width 相似，Master 設(shè)備內(nèi)部的移位寄存器會(huì)依據(jù) Channel-Width 自動(dòng)地把數(shù)據(jù)從 Master-SSPBUF 里通過(guò) Master-SDO 管腳搬運(yùn)到從設(shè)備里的 Slave-SDI 引腳，Slave－SSPSR 再把每次接收的 數(shù)據(jù)移入 Slave-SSPBUF 里。

通常情況下，Bus-Width 總是會(huì)大于或等于 Channel-Width，這樣能保證不會(huì)出現(xiàn)因 Master 與 Slave 之間數(shù)據(jù)交換的頻率比地址總線與 Master 之間的數(shù)據(jù)交換頻率要快，導(dǎo)致 SSPBUF 里面存放的數(shù)據(jù)為無(wú)效數(shù)據(jù)這樣的情況。

我們知道，在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，Master 與 Slave 之間交換的數(shù)據(jù)其實(shí)都是 SPI 內(nèi)部移位 寄存器從 SSPBUF 里面拷貝的。我們可以通過(guò)往 SSPBUF 對(duì)應(yīng)的寄存器(Tx-Data/Rx-Data register)里讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，間接地操控 SPI 設(shè)備內(nèi)部的 SSPBUF。例如，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，我們 應(yīng)該先往 Master 的 Tx-Data 寄存器寫(xiě)入將要發(fā)送出去的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)被 Master-SSPSR 移位寄存器根據(jù) Bus-Width 自動(dòng)移入 Master-SSPBUF 里，然后這些數(shù)據(jù)又會(huì)被 Master-SSPSR 根據(jù) Channel-Width從 Master-SSPBUF 中移出，通過(guò) Master-SDO 管腳傳給 Slave-SDI 管腳， Slave-SSPSR 則把從 Slave-SDI 接收到的數(shù)據(jù)移入 Slave-SSPBUF 里 。 與此同時(shí) ，Slave-SSPBUF 里面的數(shù)據(jù)根據(jù)每次接收數(shù)據(jù)的大小(Channel-Width)，通過(guò) Slave-SDO 發(fā)往

Master-SDI，Master-SSPSR 再把從 Master-SDI 接收的數(shù)據(jù)移入 Master-SSPBUF。在單次數(shù) 據(jù)傳輸完成之后，用戶程序可以通過(guò)從 Master 設(shè)備的 Rx-Data 寄存器讀取 Master 設(shè)備數(shù)據(jù) 交換得到的數(shù)據(jù)。

Master 設(shè)備 里面的 Controller 主要通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)(ClockSignal)以及片選信號(hào)(SlaveSelect Signal)來(lái)控制從

設(shè)備。從設(shè)備會(huì)一直等待，直到接收到 Master 設(shè)備發(fā)過(guò)來(lái)的片選信號(hào)，然后根據(jù)時(shí)鐘信號(hào) 來(lái)工作。

Master 設(shè)備的片選操作必須由程序所實(shí)現(xiàn)。例如：由程序把 SS/CS 管腳的時(shí)鐘信號(hào)拉 低電平，完成 SPI 設(shè)備數(shù)據(jù)通信的前期工作；當(dāng)程序想讓 SPI 設(shè)備結(jié)束數(shù)據(jù)通信時(shí)，再把 SS/CS 管腳上的時(shí)鐘信號(hào)拉高電平

假設(shè)主機(jī)和從機(jī)初始化就緒：并且主機(jī)的 sbuff=0xaa，從機(jī)的 sbuff=0x55，下面將分步 對(duì) SPI 的 8 個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)據(jù)情況演示一遍：假設(shè)上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣就完成了兩個(gè)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(duì)于主機(jī)而言的。