SPI总线协议及SPI时序图详解
SPI协议介绍ppt课件
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内部结构图
SPI总线
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传输模式
根据时钟极性(CPOL)及相位(CPHA)不同可 以组合成4种工作模式：SPI0，SPI1，SP2， SP3.
（1）SPI0：CPOL=0,CPHA=0 （2）SPI1：CPOL=0,CPHA=1 （3）SPI2：CPOL=1,CPHA=0 （4）SPI3：CPOL=1,CPHA=1
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传输模式
• 时钟极性(CPOL)定义了时钟空闲状态电平， 对传输协议没有重大影响。
• CPOL=0：时钟空闲状态为低电平。 • CPOL=1：时钟空闲状态为高电平。
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传输模式
• 时钟相位(CPHA)定义数据的采样时间。 • CPHA=0：在时钟的第一个跳变沿(上升沿或
下降沿)进行数据采样。 • CPHA=1：在时钟的第二个跳变沿(上升沿或
SPI协议应用
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主要内容
• SPI总线介绍 • 传输模式 • 时序分析 • SPI特点总结
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Sபைடு நூலகம்I总线介绍
• SPI接口是Motorola首先提出的全双工三线 同步串行外围接口，采用主从模式架构， 支持多从设备应用，一般只支持单主设备。
• 时钟由主设备控制，数据在时钟脉冲下按 位传输，高位在前。
下降沿)进行数据采样。
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传输模式
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传输模式
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传输模式
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传输模式对比
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时序分析
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特点
• 优点： （1）接口简单，利于硬件设计与实现。 （2）时钟速度快，且没有系统开销。 （3）相对抗干扰能力强，传输稳定。
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特点
缺点： （1）缺乏流控制机制，无论主器件还是从器
SPI总线规范
SPI总线规范SPI是英文Serial Peripheral Interface的缩写，中文意思是串行外围设备接口，SPI是Motorola公司推出的一种同步串行通讯方式，是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。
SPI概述SPI：高速同步串行口。
3～4线接口，收发独立、可同步进行.SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
是Motorola首先在其MC68HCX X系列处理器上定义的。
SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
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，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200.SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。
外围设置FLASH RAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。
SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。
也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。
（1）SDO –主设备数据输出，从设备数据输入（2）SDI –主设备数据输入，从设备数据输出（3）SCLK –时钟信号，由主设备产生（4）CS –从设备使能信号，由主设备控制其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。
SPI时序流程图
SPI 时序流程图 主程序入口（MainP） 写允许命令 （WrenP） 写禁止命令 （WrdiP） 写字节（WrbtP）
CS=1;SO=1 SCK=0;SI=0
SCK=0 CS=0
SCK=0 CS=0
WRBYTE=AddressL
C=1 N
Y
Lcall WriteP
Lcall WriteP SI=0
SI=1
WRBYTE=Byte_Data0
Lcall ReadP SCK=1 CL=CL-1
Lcall WriteP
Lcall ReadP
WRBYTE=Byte_Data1
Lcall ReadP
N CL=0 读字节程序(ReadP) (出口参数：AL)
读页面（RdpgP）
写字节程序(WriteP) (入口参数：AL)
SCK=0 CS=0
SCK=0 CS=0
CL <= 0x08
WRBYTE=02H addressH
WRBYTE=03H addressH SCK=0 C<=AL(msb…lsb)<=0
Lcall WriteP
Lcall WriteP
WRBYTE=AddressL
SCK=0 CS=1
Lcall RdsrP Y WRBYTE.0=0
N AL.0=0
AL.0=1
Lcall Wip_Poll CL=CL-1 AL=AL-1 RET N N AL=0 Y RET RET N CL=0 Y
Lcall WriteP
Lcall WriteP
Lcall WriteP
spi工作模式
spi工作模式SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行数据总线，它是一种简单而高效的通信协议，常用于连接微控制器和外部设备，如传感器、存储器、显示屏等。
SPI工作模式是一种全双工的通信模式，它通过四根线进行通信，包括时钟线（SCLK）、数据输入线（MISO）、数据输出线（MOSI）和片选线（SS）。
SPI工作模式的时序图如下所示：在SPI通信中，主设备负责产生时钟信号，并通过片选线选择从设备。
主设备通过MOSI线发送数据给从设备，在同一时钟周期内，从设备也通过MISO线返回数据给主设备。
因此，SPI是一种全双工的通信方式，能够实现双向数据传输。
SPI通信的速度取决于时钟频率和数据传输的位数。
在SPI工作模式中，时钟信号的频率是可调的，可以根据实际需求进行设置。
一般来说，SPI的时钟频率可以达到几十MHz甚至上百MHz，因此具有较高的数据传输速度。
SPI通信的片选线（SS）用于选择从设备。
在多个从设备的情况下，主设备可以通过片选线选择要和其通信的从设备，其他从设备则处于非选中状态。
这样就可以实现多个从设备和一个主设备之间的通信，提高了系统的灵活性和可扩展性。
SPI通信具有较低的硬件成本，因为它只需要四根线就可以实现双向数据传输。
这使得SPI在嵌入式系统中得到广泛应用，例如单片机和外围设备之间的通信、传感器和控制器之间的数据传输等。
总的来说，SPI工作模式是一种简单而高效的通信方式，具有较高的数据传输速度和较低的硬件成本。
它在嵌入式系统中得到了广泛的应用，为微控制器和外部设备之间的通信提供了一种可靠的解决方案。
希望本文对SPI工作模式有所了解，并能在实际应用中发挥作用。
(完整)spi总线协议详细说明
SPI总线原理与应用篇《电子制作》2008年9月站长原创，如需引用请注明出处大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了使用IIC总线的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将一起学习SPI总线的基本原理与应用实例。
先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作：分别有流水灯，数码管显示，液晶显示，按键开关，蜂鸣器奏乐，继电器控制，IIC总线，SPI 总线，PS/2实验，AD模数转换，光耦实验，串口通信，红外线遥控，无线遥控，温度传感，步进电机控制等等。
主体系统如图1所示，其配套书本教程《单片机快速入门》如图2所示。
图1 51单片机综合学习系统主机部分图片图2 51单片机综合学习系统配套书本教程——《单片机快速入门》上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台，如图1所示，本期实验我们用到了综合系统主机、板载的AT93C46芯片，综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期《电子制作》杂志及后期连载教程介绍。
SPI总线简介SPI总线基本概念SPI ( Serial Peripheral Interface ———串行外设接口) 总线是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术。
SPI总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。
外围设备包括FLASHRAM、A/ D 转换器、网络控制器、MCU 等。
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，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
其工作模式有两种：主模式和从模式。
SPI是一种允许一个主设备启动一个从设备的同步通讯的协议，从而完成数据的交换。
也就是SPI是一种规定好的通讯方式。
这种通信方式的优点是占用端口较少，一般4根就够基本通讯了（不算电源线）。
spi时序图怎么看？spi时序图详解分析
spi时序图怎么看？spi时序图详解分析https:///is/ecFhoa5/我做产品的时候，最怕就是做IIC和SPI的通信。
这两种协议时序哪怕是延时时间有误差，都有可能导致通信不上。
出现问题的时候，如果没设备也很难排查问题到底出在哪⾥。
有时候这个产品写好的时序程序，换⼀个单⽚机⽤同⼀个程序移植过去就不⾏了。
⽽且很多公司都没有设备可以调试这些协议，⼤多数时候都是完全靠蒙。
今天就拿新⼿⽐较头痛的SPI来进⾏时序图的分析和讲解，看不懂你打我！我记得第⼀次SPI通讯的时候，完全是照抄⽹络上的程序，因为芯⽚⼿册的时序图看起来太可怕了，根本看不懂。
后⾯各种模拟时序写多了，才有了经验，然后⽤经验去理解数据⼿册以及⽹络上的教程。
很多新⼿看各种数据⼿册和教程被吓到了，其实很多时候不是你的问题，⽽是数据⼿册和教程写得太学术化了。
举个例⼦，就像SPI协议⽤CPOL和CPHA真值表来选择不同的模式。
因为在很多SPI接⼝芯⽚的数据⼿册根本没提CPOL和CPHA这两个东西，那要怎么知道芯⽚的通讯模式？其实是要我们⾃⼰根据芯⽚⼿册的时序图去分析模式的，⽽不会直接告诉你是⽤的哪个模式。
所以在看时序之前，我们先要了解CPOL和CPHA到底有啥区别。
CPHA是⽤来控制数据是在第⼀个跳变沿还是第⼆个跳变沿采集的。
通过上图可以看到：CPHA=0的时候，数据是在第⼀个跳变沿的时候就会被采集。
CPHA=1的时候，数据是在第⼆个跳变沿的时候才会被采集。
那问题来了，到底是上升沿还是下降沿采集？这个就由CPOL来决定了：CPOL=0的时候是上升沿采集。
CPOL=1的时候是下降沿采集。
除此以外，CPOL还决定了我们时钟线SCLK空闲时的状态。
除此以外，CPOL还决定了我们时钟线SCLK空闲时的状态。
CPOL=0的时候表⽰SCLK在空闲时为低电平。
CPOL=1的时候表⽰SCLK在空闲时为⾼电平。
Ok，明⽩了这个，我们再分析4种模式的时序图。
1. 模式0(CPOL=0 CPOL=0)CPOL = 0：时钟线空闲时是低电平，第1个跳变沿是上升沿，第2个跳变沿是下降沿CPHA = 0：数据在第1个跳变沿（上升沿）采样时序图如下：2.模式1(CPOL=0 CPOL=1)CPOL = 0：空闲时是低电平，第1个跳变沿是上升沿，第2个跳变沿是下降沿CPHA = 1：数据在第2个跳变沿（下降沿）采样时序图如下：3.模式2(CPOL=1 CPOL=0)CPOL = 1：空闲时是⾼电平，第1个跳变沿是下降沿，第2个跳变沿是上升沿CPHA = 0：数据在第1个跳变沿（下降沿）采样时序图如下：4.模式3(CPOL=1 CPOL=1)CPOL = 1：空闲时是⾼电平，第1个跳变沿是下降沿，第2个跳变沿是上升沿CPHA = 1：数据在第2个跳变沿（上升沿）采样时序图如下：这样看是不是对4种模式的区别⽐较清晰了？下⾯，我们再拿OLED的驱动芯⽚SSD1306的时序图来作为实战讲解。
CAN、I2S、I2C、SPI、SSP 总线协议
标签：无标签一、 SPI 总线说明串行外围设备接口 SPI (serial peripheral interface)总线技术是Motorola 公司推出的一种同步串行接口， Motorola 公司生产的绝大多数 MCU(微控制器)都配有 SPI 硬件接口，如 68 系列 MCU。
SPI 用于 CPU 与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
SPI 可以同时发出和接收串行数据。
它只需四条线就可以完成 MCU 与各种外围器件的通讯，这四条线是：串行时钟线(CSK)、主机输入/从机输出数据线(MISO)、主机输出/从机输入数据线(MOSI)、低电平有效从机选择线 CS。
这些外围器件可以是简单的 TTL 移位寄存器，复杂的 LCD 显示驱动器， A/D、D/A 转换子系统或者其他的 MCU。
当 SPI 工作时，在移位寄存器中的数据逐位从输出引脚(MOSI)输出(高位在前)，同时从输入引脚(MISO) 接收的数据逐位移到移位寄存器(高位在前)。
发送一个字节后，从另一个外围器件接收的字节数据进入移位寄存器中。
主 SPI 的时钟信号 (SCK) 使传输同步。
其典型系统框图如下图所示。
SPI 主要特点有: 可以同时发出和接收串行数据 ;可以当做主机或者从机工作 ;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。
图 2 示出 SPI 总线工作的四种方式，其中使用的最为广泛的是 SPI0 和 SPI3 方式(实线表示):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"，串行同步时钟的空暇状态为低电平；如果 CPOL=1，串行同步时钟的空暇状态为高电平。
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(上升或者下降)数据被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或者下降) 数据被采样。
SPI总线简介及原理
SPI总线简介及原理2009-12-29 10:52SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换。
SPI 接口由SDI（串行数据输入），SDO（串行数据输出），SCK（串行移位时钟），CS（从使能信号）四种信号构成，CS 决定了唯一的与主设备通信的从设备，如没有CS 信号，则只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。
通讯时，数据由SDO 输出，SDI 输入，数据在时钟的上升或下降沿由SDO 输出，在紧接着的下降或上升沿由SDI 读入，这样经过8/16 次时钟的改变，完成8/16 位数据的传输。
SPI通信该总线通信基于主-从配置。
它有以下4个信号：MOSI:主出/从入MISO:主入/从出SCK:串行时钟SS:从属选择芯片上“从属选择”(slave-select)的引脚数决定了可连到总线上的器件数量。
在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。
数据传输的时钟基于来自主处理器的时钟脉冲，摩托罗拉没有定义任何通用SPI的时钟规范。
然而，最常用的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数，CPOL定义SPI串行时钟的活动状态，而CPHA定义相对于SO-数据位的时钟相位。
CPOL和CPHA的设置决定了数据取样的时钟沿。
数据方向和通信速度SPI传输串行数据时首先传输最高位。
波特率可以高达5Mbps，具体速度大小取决于SPI硬件。
例如，Xicor公司的SPI串行器件传输速度能达到5MHz。
SPI总线接口及时序SPI总线包括1根串行同步时钟信号线以及2根数据线。
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。
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SPI总线协议及SPI时序图详解
SPI，是英语Serial Peripheral Interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI，且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方越多的芯片集成了这种通信协议。
SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，进行数据交换。
上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。
下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa (10101010)，从机的sbuff=0x5周期的数据情况演示一遍(假设上升沿发送数据)。
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脉冲主机sbuff 从机sbuff sdi sdo
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0 00-0 10101010 01010101 0 0
---------------------------------------------------
1 0--1 0101010x 10101011 0 1
1 1--0 0101010010101011 0 1
---------------------------------------------------
2 0--1 1010100x 01010110 1 0
2 1--0 1010100101010110 1 0
---------------------------------------------------
3 0--1 0101001x 10101101 0 1
3 1--0 0101001010101101 0 1
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4 0--1 1010010x 01011010 1 0
4 1--0 1010010101011010 1 0
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5 0--1 0100101x 10110101 0 1
5 1--0 0100101010110101 0 1
---------------------------------------------------
6 0--1 1001010x 01101010 1 0
6 1--0 1001010101101010 1 0
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7 0--1 0010101x 11010101 0 1
7 1--0 0010101011010101 0 1
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8 0--1 0101010x 10101010 1 0
8 1--0 01010101 10101010 1 0
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这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿，s
一个完整的传送周期是16位，即两个字节，因为，首先主机要发送命令过去，然后从机根据主才把数据读回来。
SPI总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信:一条时钟线MISO;用于 CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
SPI主要特点有:可以同时发出供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。
SPI总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最为广泛的是SPI0和SP 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音时
SPI时序图详解-SPI接口在模式0下输出第一位SPI接口在模式0下输出第一位数据的时刻
SPI接口有四种不同的数据传输时序，取决于CPOL和CPHL这两位的组合。
图1中表现了这四种时序，
时序与CPOL、CPHL的关系也可以从图中看出。
图1
CPOL是用来决定SCK时钟信号空闲时的电平，CPOL＝0，空闲电平为低电平，CPOL＝1时，空闲电平为高电平。
CPHA是用来决定采样时刻的，CPHA=0，在每个周期的第一个时钟沿采样，CPHA＝1，在每个周期的第二个时钟沿采样。
由于我使用的器件工作在模式0这种时序（CPOL＝0，CPHA＝0），所以将图1简化为图2，
只关注模式0的时序。
图2
我们来关注SCK的第一个时钟周期，在时钟的前沿采样数据（上升沿，第一个时钟沿），
在时钟的后沿输出数据（下降沿，第二个时钟沿）。
首先来看主器件，主器件的输出口（MOSI）输出的数在时钟的前沿被从器件采样，那主器件是在何时刻输出bit1的呢？bit1的输出时刻实际上在SCK信号有比 SCK的上升沿还要早半个时钟周期。
bit1的输出时刻与SSEL信号没有关系。
再来看从器件，
主器件的输入口MISO同样是在时钟的前沿采样从器件输出的bit1的，那从器件又是在何时刻输出bit1的从器件是在SSEL信号有效后，立即输出bit1，尽管此时SCK信号还没有起效。
关于上面的主器件
和从器件输出bit1位的时刻，可以从图3、4中得到验证。
图3
注意图3中，CS信号有效后（低电平有效，注意CS下降沿后发生的情况），故意用延时程序
延时了一段时间，之后再向数据寄存器写入了要发送的数据，来观察主器件输出bit1的情况（MOSI）。
可以看出，bit1（值为1）是在SCK信号有效之前的半个时钟周期的时刻开始输出的（与CS信号无关），到了SCK的第一个时钟周期的上升沿正好被从器件采样。
图4 图4中，注意看CS和MISO信号。
我们可以看出，CS信号有效后，从器件立刻输出了bit1（值为1）
通常我们进行的spi操作都是16位的。
图5记录了第一个字节和第二个字节间的相互衔接的过程。
第一个字节的最后一位在SCK的上升沿被采样，随后的SCK下降沿，从器件就输出了第二个字节的第一位
SPI总线协议介绍（接口定义,传输时序）
一、技术性能
SPI接口是Motorola 首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（Master Slave）架构；支时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）；SPI接口据速率可达几Mbps的水平。
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二、接口定义
SPI接口共有4根信号线，分别是：设备选择线、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。
（1）MOSI：主器件数据输出，从器件数据输入
（2）MISO：主器件数据输入，从器件数据输出
（3）SCLK ：时钟信号，由主器件产生
（4）/SS：从器件使能信号，由主器件控制
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三、内部结构
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四、传输时序
SPI接口在内部硬件实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位，在主器件产生的从器件使能信号下图所示，在SCLK的下降沿上数据改变，上升沿一位数据被存入移位寄存器。