UART、IIC、SPI通信协议
SPI、I2C、UART串行总线协议
SPI IIC UART 串口通讯通信协议所谓通信协议是指通信双方的一种约定。
约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。
因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程，它属于ISO'S OSI七层参考模型中的数据链路层。
目前，采用的通信协议有两类：异步协议和同步协议。
同步协议又有面向字符和面向比特以及面向字节计数三种。
其中，面向字节计数的同步协议主要用于DEC公司的网络体系结构中。
一、物理接口标准1.串行通信接口的基本任务（1）实现数据格式化：因为来自CPU的是普通的并行数据，所以，接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。
在异步通信方式下，接口自动生成起止式的帧数据格式。
在面向字符的同步方式下，接口要在待传送的数据块前加上同步字符。
（2）进行串－并转换：串行传送，数据是一位一位串行传送的，而计算机处理数据是并行数据。
所以当数据由计算机送至数据发送器时，首先把串行数据转换为并行数才能送入计算机处理。
因此串并转换是串行接口电路的重要任务。
（3）控制数据传输速率：串行通信接口电路应具有对数据传输速率——波特率进行选择和控制的能力。
（4）进行错误检测：在发送时接口电路对传送的字符数据自动生成奇偶校验位或其他校验码。
在接收时，接口电路检查字符的奇偶校验或其他校验码，确定是否发生传送错误。
（5）进行TTL与EIA电平转换：CPU和终端均采用TTL电平及正逻辑，它们与EIA采用的电平及负逻辑不兼容，需在接口电路中进行转换。
（6）提供EIA-RS-232C接口标准所要求的信号线：远距离通信采用MODEM时，需要9根信号线；近距离零MODEM方式，只需要3根信号线。
这些信号线由接口电路提供，以便与MODEM或终端进行联络与控制。
2、串行通信接口电路的组成为了完成上述串行接口的任务，串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。
SPII2CUART三种串行总线的原理区别及应用
SPII2CUART三种串行总线的原理区别及应用SPI（Serial Peripheral Interface），I2C（Inter-Integrated Circuit）和UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是常见的串行总线通信协议，它们在嵌入式系统中被广泛使用。
以下是对这三种串行总线的原理、区别及应用的详细介绍。
1. SPI（Serial Peripheral Interface）SPI是一种同步的、全双工的串行总线协议，通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。
SPI总线上通信是基于时钟信号进行同步的，主设备产生时钟信号，从设备在时钟的边沿上发送和接收数据。
在SPI总线上，主设备控制通信的起始和结束，并通过片选信号选择与之通信的从设备。
SPI总线上的数据传输是基于多线制的，其中包括主设备的时钟线（SCLK）、数据输出线（MOSI）、数据输入线（MISO）和片选线（SS）。
SPI总线具有以下特点：-速度较快，可以达到十几MHz甚至上百MHz的传输速率。
-支持多主设备，但每个时刻只能有一个主设备处于活动状态。
-适用于短距离通信，通常在PCB上的芯片之间进行通信。
-数据传输可靠性较高。
SPI总线广泛应用于各种设备之间的数据传输，例如存储器、传感器、显示模块等。
2. I2C（Inter-Integrated Circuit）I2C也是一种同步的、双向的串行总线协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成。
I2C总线上的通信也是基于时钟信号进行同步的，主设备产生时钟信号和开始/停止条件，从设备在时钟边沿上发送和接收数据。
I2C总线上的数据传输是基于两根线—串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
I2C总线具有以下特点：- 通信速度较慢，大多数设备的传输速率为100kbps，但也支持高达3.4Mbps的快速模式。
-支持多主设备，可以同时连接多个主设备。
单片机通讯协议有哪些
单片机通讯协议有哪些单片机通讯协议是指在单片机系统中，不同设备之间进行通讯时所遵循的规定和约定。
在实际的单片机应用中，通讯协议起着非常重要的作用，它决定了不同设备之间的数据交换方式和通讯流程。
下面我们将介绍一些常见的单片机通讯协议。
1. 串行通讯协议。
串行通讯协议是一种通过串行线路进行数据传输的通讯方式，常见的串行通讯协议包括UART、SPI和I2C。
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种异步串行通讯协议，它通过一根传输线路进行数据的串行传输，适用于中短距离通讯。
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通讯协议，它使用四根线路进行通讯，包括时钟线、数据线、主从选择线和从机输出线，适用于高速通讯和短距离通讯。
I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种双向二线制串行总线，适用于多个设备之间的通讯，可以实现多主机和多从机的通讯。
2. 并行通讯协议。
并行通讯协议是一种通过并行线路进行数据传输的通讯方式，常见的并行通讯协议包括总线协议和并行接口协议。
总线协议是一种多设备共享同一总线进行通讯的协议，常见的总线协议包括ISA、PCI、USB等，适用于多设备之间的通讯和数据交换。
并行接口协议是一种通过并行接口进行数据传输的协议，常见的并行接口协议包括Centronics接口、IEEE-488接口等，适用于打印机、仪器设备等外部设备的通讯。
3. 网络通讯协议。
网络通讯协议是一种通过网络进行数据传输的通讯方式，常见的网络通讯协议包括TCP/IP、UDP、HTTP等。
TCP/IP是一种传输控制协议/因特网协议，它是互联网的核心协议，提供可靠的、面向连接的通讯服务，适用于大规模网络通讯。
UDP（User Datagram Protocol）是一种用户数据报协议，它是一种无连接的通讯协议，适用于实时性要求较高的通讯。
SPI、I2C、UART三种串行总线协议的区别
SPI、I2C、UART三种串行总线协议的区别串口进行通信的方式有两种：同步通信方式和异步通信方式1 串行通信的概念所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线(另外需要地线,可能还需要控制线),数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。
这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。
由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有“接收移位寄存器”（串→并）和“发送移位寄存器”（并→串）。
在数据输入过程中，数据1位1位地从外设进入接口的“接收移位寄存器”，当“接收移位寄存器”中已接收完1个字符的各位后，数据就从“接收移位寄存器”进入“数据输入寄存器”。
CPU从“数据输入寄存器”中读取接收到的字符。
（并行读取，即D7~D0同时被读至累加器中）。
“接收移位寄存器”的移位速度由“接收时钟”确定。
在数据输出过程中，CPU把要输出的字符（并行地）送入“数据输出寄存器”，“数据输出寄存器”的内容传输到“发送移位寄存器”，然后由“发送移位寄存器”移位，把数据1位1位地送到外设。
“发送移位寄存器”的移位速度由“发送时钟”确定。
接口中的“控制寄存器”用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息，这些控制信息决定接口的工作方式。
“状态寄存器”的各位称为“状态位”，每一个状态位都可以用来指示数据传输过程中的状态或某种错误。
例如，用状态寄存器的D5位为“1”表示“数据输出寄存器”空，用D0位表示“数据输入寄存器满”，用D2位表示“奇偶检验错”等。
能够完成上述“串<- ->并”转换功能的电路，通常称为“通用异步收发器”（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550．＊＊＊＊＊＊第一个区别当然是名字：SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);I2C(INTER IC BUS：意为IC之间总线)UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器) 第二，区别在电气信号线上：SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。
SPI、I2C、UART三种串行总线的区别
SPI、I2C、UART三种串行总线的区别第一个区别当然是名字：SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);I2C(INTER IC BUS：意为IC之间总线)UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)第二，区别在电气信号线上：SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。
SPI总线可以实现多个SPI设备互相连接。
提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。
主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。
如果用通用IO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可。
I2C总线是双向、两线(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口标准，具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。
在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。
如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。
（注：I2C资料了解得比较少，这里的描述可能很不完备）UART总线是异步串口，因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接收。
显然，如果用通用IO口模拟UART总线，则需一个输入口，一个输出口。
第三，从第二点明显可以看出，SPI和UART可以实现全双工，但I2C不行；第四，看看牛人们的意见吧！wudanyu：I2C线更少，我觉得比UART、SPI更为强大，但是技术上也更加麻烦些，因为I2C需要有双向IO的支持，而且I2C使用上拉电阻，我觉得抗干扰能力较弱，一般用于同一板卡上芯片之间的通信，较少用于远距离通信。
通用接口协议（串口，iic,spi,can,TCPIP协议）
通⽤接⼝协议（串⼝，iic,spi,can,TCPIP协议） UARTUART通信⽅式：异步串⾏全双⼯通信⽅式异步通信：有通信速度要求。
UART通信速度由两个设备⾃⼰决定。
UART通信有⼀个数据格式。
UART通信四要素：波特率、数据位长度、校验位、停⽌位。
芯⽚通信过程中将这四个要素配好，完成了⼀⼤半功能。
备注：⾃⼰⽤过的开发版：STM32F407VGIIC协议：iic有两根线：⼀根时钟线，⼀个数据线。
iic有⼀个起始信号：时钟线拉⾼，数据从⾼电平到低电平，形成iic的起始信号iic是如何发送数据的：起始信号+设备地址+数据+结束信号7.1 字节格式发送到 SDA 线上的每个字节必须为 8 位每次传输可以发送的字节数量不受限制每个字节后必须跟⼀个响应位⾸先传输的是数据的最⾼位 MSB 见图 6如果从机要完成⼀些其他功能后例如⼀个内部中断服务程序才能接收或发送下⼀个完整的数据字节可以使时钟线 SCL 保持低电平迫使主机进⼊等待状态当从机准备好接收下⼀个数据字节并释放时钟线 SCL 后数据传输继续7.2 响应数据线低电平时产⽣应答，可继续发送，不然应为⾼电平，主机产⽣结束条件项⽬中的iic：HDC2010、DAC5574HDC2010:它是⼀个测量环境温湿度的⼀个芯⽚（IC），湿度和温度数字传感器8位的⼀个寄存器使⽤过程如下：使⽤iic进⾏寄存器的初始化：复位、关闭中断、启动测量寄存器//等待测量完成//去读取温湿度寄存器的数据。
void HDC2010Init(void){HDC2010WriteReg(HDC2010_RESET_DRDY_INT_CONF,SOFT_RES_NORMAL|ODR_1_120HZ|HEAT_EN_OFF|DRDY_OR_INT_EN_HIGH_Z); //正常复位、1/120输出速度、DRDY/INT_EN 引脚输出为⾼阻，不中断HDC2010WriteReg(HDC2010_INTERRUPT_MASK,DRDY_MASK_DISABLE|TH_MASK_DISABLE|TL_MASK_DISABLE|HH_MASK_DISABLE|HL_MASK_DISABLE); //中断掩码寄存器设置，所有中断关HDC2010WriteReg(HDC2010_MEASUREMENT_CONF,TEM_RES_14BIT|HUM_RES_14BIT|MEAS_CONF_TEM_HUM|MEAS_TRIG_START);//测量寄存器设置，温度14bit,温湿度均使⽤、并且启动测量}void HDC2010Read(void){unsigned short temperture=0;unsigned short humidity=0;float temperture_temp=0;float humidity_temp=0;while(HDC2010ReadReg(HDC2010_INTERRUPT_DRDY)&DRDY_START_READAY!=DRDY_START_READAY);//等待测量完成temperture=HDC2010ReadRegU16(HDC201_TEMPERATURE_LOW);humidity=HDC2010ReadRegU16(HDC201_HUMIDITY_LOW);//printf("temperture=%d\n",temperture);//printf("humidity=%d\n",humidity);temperture_temp=(float)(((float)temperture)*165/65536) - 40;humidity_temp=(float)(((float)humidity)*165/65536);if(temperture_temp<0)printf("00");elseprintf("%.2d",(int)temperture_temp);//printf("%d\n",(int)humidity_temp);}DAC5574是⼀个模拟电压输出的芯⽚。
UART、SPI、I2C串口通信
了避免因溢出而引起中断，此时应禁止T1中断。这时，溢出
周期为：
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2.51系列单片机UART通信
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2.51系列单片机UART通信
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3.C8051F系列单片机UART的使用
❖ UART0的配置步骤： ❖ （1）UART0相关寄存器配置如：UART0控制寄存
器SCON0的REN0位（接受允许），定时器控制寄 存器TCON0的TR1位（开定时器1），时钟控制寄存 器CKCON ❖ 的TIM位（定时器1时钟选择），定时器方式寄存器 TOMD，最后不要忘记打开UART的交叉开关。 ❖ （2）配置波特率：配置串口工作方式1，定时器使 用方式2（自动重装载的8位计数器/定时器）
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2.51系列单片机UART通信
停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2 位的高电平。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备 有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不 同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机 校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同
计数速率与TMOD寄存器中C／T的状态有关。当C／T＝0时， 计数速率＝fosc／2；当C／T＝1时，计数速率取决于外部输 入时钟频率。当定时器Tl作波特率发生器使用时，通常选用可
自动装入初值模式(工作方式2)，在 工作方式2中，TLl作为计
数用，而自动装入的初值放在THl中，设计数初值为x，则每
过“256一x”个机器周期，定时器T1就会产生一次溢出。为
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3.C8051F系列单片机UART的使用
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3.C8051F系列单片机UART的使用
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二、 SPI通信
❖ 1.SPI通信简介及特点 ❖ 2.SPI通信原理 ❖ 3.C8051F系列单片机的SPI通信配置
SPII2CUART三种串行总线协议及其区别
SPII2CUART三种串行总线协议及其区别SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常见的串行总线协议，主要用于单片机和外部设备之间的通信。
SPI协议需要同时使用多个信号线，包括时钟信号、主从选择信号、数据输入信号和数据输出信号。
SPI协议是一种全双工的通信方式，数据可以双向传输。
SPI通信协议的特点包括以下几点：1.时钟信号：SPI协议中的设备之间使用了共享的时钟信号，时钟信号用于同步数据传输。
时钟信号由主设备控制，并且时钟频率可以根据需要调整。
SPI协议没有固定的时钟频率限制，可以根据实际需求进行调整。
2.主从选择信号：SPI协议中的从设备需要通过主从选择信号进行选择。
主设备通过拉低从设备的主从选择信号来选择与之通信的从设备。
可同时与多个从设备通信。
3.数据传输：SPI协议是一种由主设备控制的同步通信协议，数据在时钟的边沿上升移位。
主设备在时钟的上升沿将数据发送给从设备，从设备在时钟的下降沿将数据发送给主设备。
SPI协议的优势在于速度快、可靠性高，适合于需要高速传输的应用，如存储器、显示器驱动等。
I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种常见的串行总线协议，主要用于集成电路之间的通信。
I2C协议仅需要两根信号线：序列时钟线（SCL）和串行数据线（SDA）。
I2C协议是一种半双工通信方式，数据只能单向传输。
I2C通信协议的特点包括以下几点：1.序列时钟线（SCL）：SCL是在主设备和从设备之间共享的信号线，用于同步数据传输。
主设备通过拉高和拉低SCL来控制数据传输的时钟频率。
2.串行数据线（SDA）：SDA负责数据的传输。
数据在SCL的上升沿或下降沿变化时，主设备或从设备将数据写入或读取出来。
3.地址寻址：I2C协议使用7位或10位的地址寻址，从设备可以根据地址进行选择。
I2C协议的优势在于可以连接多个设备，节省了引脚，适用于多设备之间的通信，如传感器、温度传感器、压力传感器等。
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• 数据传送速率用波特率来表示，即每秒钟传送的 二进制位数。例如数据传送速率为120字符/秒， 而每一个字符为10位（1个起始位，8个数据位， 无校验位，1个结束位），则其传送的波特率为 10×120＝1200字符/秒＝1200波特。
数据通信格式
低 位 在 前
高 位 在 后
多字节数据传输
注：异步通信是按字符传输的，接收设备在收到起始 信号之后只要在一个字符的传输时间内能和发送设备 保持同步就能正确接收。下一个字符起始位的到来又 使同步重新校准（依靠检测起始位来实现发送与接收 方的时钟自同步的）
SPI
• SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface ）的缩写。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， MOSI、MISO、SCLK、CS。 • 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， MOSI（主机发 送，从机接收）、MISO （从机发送，主机接 收）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
UART工作原理
• 发送数据过程 空闲状态，线路处于高电位；当收到发送数据指 令后，拉低线路一个数据位的时间T，接着数据 按低位到高位依次发送，数据发送完毕后，接着 发送奇偶校验位和停止位（停止位为高电位）， 一帧数据发送结束。
• 接收数据过程 空闲状态，线路处于高电位；当检测到线路的下
降沿（线路电位由高电位变为低电位）时说明线
通信协议
• UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理 是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。 • 其中各位的意义如下： • 起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输 字符的开始。 • 资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以 是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用 ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。
IIC通信协议
• IIC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。 • 起始信号：SCL线为高电平期间，SDA线由高电 平向低电平的变化表示起始信号。 • 终止信号 ：SCL线为高电平期间，SDA线由低电 平向高电平的变化表示终止信号。
UAห้องสมุดไป่ตู้T、IIC、SPI通信协议
UART
• 通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，是一 种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。将资 料由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并 行输入成为串行输出的芯片，通常集成于其他通 讯接口的连结上。
写过程时序图
首先是起始信号，然后是目标设备的7位地址+0， 确认目标设备存在，收到响应，接着是目标设备的字 节地址，字节地址存在，则收到响应，然后发送一字 节的数据，目标设备收到后则响应，一字节数据传输 完毕，从机释放SDA总线，SDA线电平由低到高，传 输结束。
读过程时序图
首先是起始信号，然后是目标设备的7位地址+0， 确认目标设备存在，收到响应，接着是目标设备的字 节地址，字节地址存在，则收到响应。然后重新开始， 发送目标设备的字节地址+1，收到响应后读取目标地 址的一字节数据，读取结束。
路有数据传输，按照约定的波特率从低位到高位
接收数据，数据接收完毕后，接着接收并比较奇
偶校验位是否正确，如果正确则通知后续设备准
备接收数据或存入缓存。
10位串行字符收发时序图
IIC
• IIC为串行外设接口， IIC总线是双向、两线(SCL、 SDA)、串行、多主控（multi-master）接口标准， 具有总线仲裁机制，通常两线需要接上拉电阻， 非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数 据通信。
• 奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的 位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校 验资料传送的正确性。 • 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1 位、1.5位、2位的高电平。 由于数据是在传输线 上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很 可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。 因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供 计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位 数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数 据传输率同时也越慢。 • 空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没 有资料传送。
起始信号和终止信号图解
数据传送格式
每一个字节必须保证是8位长度。数据传送时，先传 送最高位（MSB），每一个被传送的字节后面都必 须跟随一位应答位（即一帧共有9位）。如果一段时 间内没有收到从机的应答信号，则自动认为从机已 正确接收到数据。
AT24C02的芯片地址
AT24C02的芯片地址如图，1010为固定，A0， A1，A2正好与芯片的1，2，3引角对应，为当前电路 中的地址选择线，三根线可选择8个芯片同时连接在电 路中，当要与哪个芯片通信时传送相应的地址即可与 该芯片建立连接，TX-1B实验板上三根地址线都为0。 最后一位R/W为告诉从机下一字节数据是要读还是写， 0为写入，1为读出。
SPI的点对点传输
在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且 为全双工通信,显得简单高效。在多个从器件的系统中,每 个从器件需要独立的使能信号,硬件上比I2C系统要稍微复 杂一些。
SPI总线接口及时序
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 的外设音时钟相位和极性应该一致。