SPI协议是什么？有哪些特征？

SPI协议是什么？有哪些特征？

什么是I2C协议？

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罗颖

2021-11-2 14:40:36

SPI

SPI协议：Serial Peripheral Interface
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚。
在大容量产品和互联型产品上，SPI接口可以配置为支持SPI协议或者支持I2S音频协议。SPI接口默认工作在SPI方式，可以通过软件把功能从SPI模式切换到I2S模式。

F207↓

SPI 接口一般使用 4 条线通信：
MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。
MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。
SCLK 时钟信号，由主设备产生。
CS 从设备片选信号，由主设备控制。
两个数据线，一个数据线，一个片选线。

两个移位寄存器加上MISO和MOSI有点像环形寄存器，左边给右边传一个最高位并且左边移位，右边最高位被左边传来的最高位替代，并且移位，最低位移出来的又传给左边的移位寄存器的最低位。最终两个移位寄存器可以完全交换数据。
SPI 主要特点有：可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。
SPI 总线四种工作方式 SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果 CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果 CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI 主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。
NSS

从选择(NSS)脚管理，软件模式下任意一个GPIO理论上都可以做NSS，不是固定的，因为这个可以连接多个SPI设备，比如PA2、PA3、PA4都作为NSS，进行片选，就可以连接三个从设备。
时钟信号的相位和极性
SPI_CR寄存器的CPOL和CPHA位来控制的。
CPOL：时钟极性，控制在没有数据传输时时钟的空闲状态电平，此位对主模式和从模式下的设备都有效。0：SCK引脚在空闲状态保持低电平，1：SCK引脚在空闲状态保持高电平。
CPHA：时钟相位，1：SCK时钟的第二个边沿(CPOL位为0就是下降沿，1就是上升沿)进行数据位的采样，数据在第二个时钟边沿被锁存，如果0：，SCK时钟的第一边沿(CPOL位0下降沿，1上升沿)进行数据位采样，数据在第一个时钟边沿被锁存。
CPOL时钟极性和CPHA时钟相位组合选择数据捕捉的时钟边沿。

主从要匹配

I2C

两线式串行总线，由PHILIPS公司开发用于连接微控制器及其外围设备。
它是由数据线SDA和时钟SCL构成串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间，IC与IC之间进行双向传送。高速IIC总线一般可达400kbps以上。
半双工
I2C协议

空闲状态 I2C总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平状态
开始信号 SCL为高电平期间，SDA由高到低的跳变启动信号是电平跳变时序信号，不是一个电平信号
停止信号当SCL为高期间，SDA由低到高的跳变停止信号也是一种电平跳变时序信号，而不是电平信号
应答信号发送器每发送一个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈一个应答信号。低电平是有效应答，高电平是无效应答。对于反馈有效应答ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的高电平期间为稳定的低电平。
数据的有效性 I2C总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化。就是说数据在SCL的上升沿到来之前就要准备好，并且在下降沿到了之前必须稳定。
数据传输每个位和时钟都是对应的

片选：动词，单片机学科词汇，可以理解成选片。举个例子，有很多芯片挂在同一总线上（像电脑里很多外设都是挂在总线上），但我们有时候需要对其中特定的某个芯片进行数据、地址或命令的独立传输，此时，我们需要有一个信号来告诉挂在总线上的芯片们，这些数据、地址是传给哪个芯片的。那这样的话，其他芯片就会对这些信号“漠不关心”，而目标芯片就知道这些数据是传给自己的从而做出反应。这个信号就叫做片选信号CS（chip select）或SS(slave select)。片选这个词即由此而来，指通过设置跳线,利用与门、或门、非门的组合来决定到底是哪几部分进入工作状态。

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