详解SPI协议

SPI是Serial Peripheral Interface的简称，是由Motorola公司推出的一种高速、全双工的总线协议，可以实现一对一、一对多芯片通信。

SPI接口信号

SPI由SCLK、CS/SSEL、MOSI，MISO四根线组成，

• SCLK，时钟信号，时钟频率即SPI速率，和SPI模式有关;

  
  

• MOSI，主机输出，从机输入;

  
  

• MISO，主机输入，从机输出;

  
  

• CS/SSEL，从机设备选择，低电平有效;

  
  

  
  

多从机模式

如果主机有多个片选CS端口，可采用下图模式，主机只能获取一个从机的MISO信号，其它从机输出信号须为高阻。

菊花链连接，节省GPIO、节省布线面积，但需要保证从机支持菊花链模式。

菊花链的数据传输时序：通过移位 送达数据。

QSPI协议

QSPI协议读写时序：

注意，很多人写公众号都没说清楚，为什么SPI能做到全双工，而有些QSPI不能呢？

因为从下面时序图可看到，发送时，待发送数据的一组8bit寄存器只在下降沿向左移位（高位先发，低位补充0即可），那么必然存在另一组8bit寄存器用以在上升沿接收数据，这样就可以构成全双工，而QSPI一般用FIFO/SRAM进行数据传输，基于成本考虑，一般只能半双工。

SPI工作模式

根据时钟极性CPOL(Clock Polarity)、时钟相位CPHA(Clock Phase)，SPI有4种模式，最广泛使用的是模式0和3：

官方时序图如下：

CPOL=0 CPHA=0（常用）

CPOL=0，SPICLK空闲状态为低电平；

CPHA=0，SPICLK第一个边沿(上升沿)采集数据、第二个沿输出数据；

CPOL=1, CPHA=1 (常用)

CPOL=1，SPICLK空闲状态为高电平；

CPHA=1，SPICLK第二个边沿(上升沿)采集数据、第三个沿输出数据；

CPOL=0，CPHA=1 (不常用)

CPOL=0，SPICLK空闲状态为低电平；

CPHA=1，SPICLK第二个边沿(下升沿)采集数据、第三个沿输出数据；

CPOL=1，CPHA=0

(不常用)

CPOL=1，SPICLK空闲状态为高电平；

CPHA=0，SPICLK第一个边沿(下升沿)采集数据、第二个沿输出数据；