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SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口）是Motorola公司提出的一種同步串行數(shù)據(jù)傳輸標準，在很多器件中被廣泛應(yīng)用。 1. 接口 SPI接口經(jīng)常被稱為4線串行總線，以主/從方式工作，數(shù)據(jù)傳輸過程由主機初始化。如圖1所示，其使用的4條信號線分別為： 1) SCLK：串行時鐘，用來同步數(shù)據(jù)傳輸，由主機輸出； 2) MOSI：主機輸出從機輸入數(shù)據(jù)線； 3) MISO：主機輸入從機輸出數(shù)據(jù)線； 4) SS：片選線，低電平有效，由主機輸出。 在SPI總線上，某一時刻可以出現(xiàn)多個從機，但只能存在一個主機，主機通過片選線來確定要通信的從機。這就要求從機的MISO口具有三態(tài)特性，使得該口線在器件未被選通時表現(xiàn)為高阻抗。 
2. 數(shù)據(jù)傳輸 在一個SPI時鐘周期內(nèi)，會完成如下操作： 1) 主機通過MOSI線發(fā)送1位數(shù)據(jù)，從機通過該線讀取這1位數(shù)據(jù)； 2) 從機通過MISO線發(fā)送1位數(shù)據(jù)，主機通過該線讀取這1位數(shù)據(jù)。 這是通過移位寄存器來實現(xiàn)的。如圖2所示，主機和從機各有一個移位寄存器，且二者連接成環(huán)。隨著時鐘脈沖，數(shù)據(jù)按照從高位到低位的方式依次移出主機寄存器和從機寄存器，并且依次移入從機寄存器和主機寄存器。當寄存器中的內(nèi)容全部移出時，相當于完成了兩個寄存器內(nèi)容的交換。
3. 時鐘極性和時鐘相位 在SPI操作中，最重要的兩項設(shè)置就是時鐘極性（CPOL或UCCKPL）和時鐘相位（CPHA或UCCKPH）。時鐘極性設(shè)置時鐘空閑時的電平，時鐘相位設(shè)置讀取數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的時鐘沿。 主機和從機的發(fā)送數(shù)據(jù)是同時完成的，兩者的接收數(shù)據(jù)也是同時完成的。所以為了保證主從機正確通信，應(yīng)使得它們的SPI具有相同的時鐘極性和時鐘相位。 舉例來說，分別選取MSP430控制器和OLED驅(qū)動SH1101A為主從機，圖3和圖4為它們的SPI時序。由圖4可知，SH1101A的SPI時鐘空閑時為高電平，并且在后時鐘沿接收數(shù)據(jù)，則MSP430控制器SPI的設(shè)置應(yīng)與此保持一致。從圖3中可以看出，要使得時鐘在空閑時為高電平，應(yīng)將UCCKPL置1；要使得在后時鐘沿接收數(shù)據(jù)，應(yīng)將UCCKPH清零。
SPI接口具有如下優(yōu)點： 1) 支持全雙工操作； 2) 操作簡單； 3) 數(shù)據(jù)傳輸速率較高。 同時，它也具有如下缺點： 1) 需要占用主機較多的口線（每個從機都需要一根片選線）； 2) 只支持單個主機。 |
