SPI总线协议
基于SPI的总线协议的单片机数据通信
基于SPI的总线协议的单片机数据通信一、介绍单片机是一种集成电路，它集中了处理器、存储器和外设接口等功能。
它在各种计算机和电子设备中广泛应用，例如家电、汽车电子、工业控制等领域。
在设计单片机系统时，数据通信是一个重要的考虑因素。
为了实现单片机之间的数据传输，我们需要选择合适的总线协议。
本文将介绍一种基于SPI的总线协议，以及它在单片机数据通信中的应用。
二、SPI总线协议的基本原理SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，它为单主设备和多从设备之间的通信提供了一种简单而高效的方法。
SPI总线协议需要四根线来实现数据的传输，包括时钟线（SCLK）、数据线（MOSI）、数据线（MISO）和片选线（SS）。
SPI总线协议的传输过程如下：1. 主设备通过将片选线拉低来选中从设备。
2. 主设备通过时钟线控制数据的传输，每个时钟周期传输一个比特。
3. 主设备通过MOSI线发送数据，从设备通过MISO线接收数据。
4. 主设备和从设备之间可以通过片选线的状态切换来进行多从设备的通信。
5. 传输完成后，主设备将片选线拉高，释放从设备。
三、SPI总线协议的优点1. 高速传输：SPI总线协议使用同步通信方式，可以实现高达几十MHz的数据传输速率，适用于高速数据通信。
2. 简单灵活：SPI总线协议的硬件实现简单，只需少量的线路和引脚。
同时，SPI总线协议支持多从设备的通信，可以通过片选线来选择不同的从设备进行通信。
3. 适用范围广：SPI总线协议不仅可以用于单片机之间的通信，还可以用于单片机与其他外设（例如传感器、存储器等）之间的通信。
四、SPI总线协议在单片机数据通信中的应用1. 与外设的通信：单片机通常需要与各种外设进行数据交互，如显示屏、键盘、传感器等。
SPI总线协议可以作为单片机与这些外设之间的通信接口，实现数据的传输和控制。
2. 多从设备的通信：在某些应用场景中，单片机需要与多个从设备进行通信。
单片机中的SPI总线通信协议与应用
单片机中的SPI总线通信协议与应用SPI（Serial Peripheral Interface）是一种基于同步通信方式的总线协议，常用于将单片机与外部设备进行数据交互。
本文将介绍SPI总线通信协议的原理和应用。
一、SPI总线通信协议的原理SPI总线通信协议由主设备（Master）和从设备（Slave）组成，主设备控制通信的发起和传输，而从设备被动接收和回应。
SPI总线通信协议通过四根线（SCLK、MOSI、MISO、SS）实现数据传输和通信控制。
1. SCLK（Serial Clock）线是用来同步主设备和从设备的时钟信号。
主设备通过拉高和拉低SCLK线来控制数据传输的时钟频率以及数据的采样和发送时机。
2. MOSI（Master Out Slave In）线是主设备发送数据给从设备的数据线。
主设备通过拉高和拉低MOSI线来将数据传输给从设备。
3. MISO（Master In Slave Out）线是从设备发送数据给主设备的数据线。
从设备通过拉高和拉低MISO线来将数据传输给主设备。
4. SS（Slave Select）线用于选择从设备。
主设备可以通过拉低相应的SS线来选择与之通信的从设备，从而实现多从设备的控制和数据交互。
SPI总线通信协议的数据传输是全双工的，即主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
主设备通过SCLK线控制数据传输的时钟频率，而MOSI和MISO线相互独立地进行数据传输。
二、SPI总线通信协议的应用SPI总线通信协议广泛应用于各种领域，如数字信号处理、嵌入式系统、通信设备等。
下面将介绍几个常见的应用场景。
1. 存储器扩展许多单片机具有内置的存储器，在容量有限的情况下，可以通过SPI总线连接外部存储器来扩展储存空间。
主设备通过SPI总线的读写操作，将数据存储到外部存储器或者从外部存储器中读取数据。
2. 传感器接口许多传感器都支持SPI总线通信接口，例如加速度传感器、温度传感器等。
SPI通信协议(SPI总线)学习
SPI通信协议（SPI总线）学习各位读友大家好！你有你的木棉，我有我的文章，为了你的木棉，应读我的文章！若为比翼双飞鸟，定是人间有情人！若读此篇优秀文，必成天上比翼鸟！SPI通信协议（SPI总线）学习1、什么是SPI？SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。
是Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。
2、SPI优点支持全双工通信通信简单数据传输速率块3、缺点没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，所以跟IIC总线协议比较在数据可靠性上有一定的缺陷。
4、特点1）：高速、同步、全双工、非差分、总线式2）：主从机通信模式5、协议通信时序详解1）：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)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
(1)SDO/MOSI –主设备数据输出，从设备数据输入;(2)SDI/MISO –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/SS –从设备使能信号，由主设备控制。
当有多个从设备的时候，因为每个从设备上都有一个片选引脚接入到主设备机中，当我们的主设备和某个从设备通信时将需要将从设备对应的片选引脚电平拉低或者是拉高。
2）：需要说明的是，我们SPI通信有4种不同的模式，不同的从设备可能在出厂是就是配置为某种模式，这是不能改变的；但我们的通信双方必须是工作在同一模式下，所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制我们主设备的通信模式，具体如下：Mode0：CPOL=0，CPHA=0Mode1：CPOL=0，CPHA=1Mode2：CPOL=1，CPHA=0Mode3：CPOL=1，CPHA=1时钟极性CPOL 是用来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态，时钟相位CPHA是用来配置数据采样是在第几个边沿：CPOL=0，表示当SCLK=0时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于高电平时CPOL=1，表示当SCLK=1时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于低电平时CPHA=0，表示数据采样是在第1个边沿，数据发送在第2个边沿CPHA=1，表示数据采样是在第2个边沿，数据发送在第1个边沿例如：CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。
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。
SPI协议详解
SPI协议详解SPI(Serial Peripheral Interface)总线是⼀种⾼速、串⾏、全双⼯通信总线，由Motorola公司设计并推⼴。
优点是⽀持全双⼯通信，传输速率快，SCLK时钟频率最⾼可以达到50MHz左右。
缺点是没有流控制机制，不像I2C有应答机制，也不像UART有数据帧校验机制。
总线引脚SPI总线以主从⽅式⼯作，⽀持多主多从、单主多从、单主单从模式，拥有四个信号线：MISO – Master Input Slave Output,主设备数据输⼊，从设备数据输出；MOSI – Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输⼊；SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产⽣；需要注意的是，SCLK只有在数据传输的过程中产⽣时钟周期，不进⾏数据传输时保持⾼电平或者低电平；CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。
其中CS信号线主要⽤于⽚选，实际通信使⽤MISO/MOSI/SCLK三根信号线。
单主单从模式如下：单主多从模式如下：（每个SPI设备由⼀根独⽴的CS⽚选信号进⾏⽚选）总线时序根据CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）的组合区分，SPI总线时序有四种模式。
SPI通信的双⽅必须同时⼯作在其中⼀种模式下，往往是主控制器匹配SPI设备的⼯作模式。
Mode0：CPOL=0，CPHA=0Mode1：CPOL=0，CPHA=1Mode2：CPOL=1，CPHA=0Mode3：CPOL=1，CPHA=1其中SPI 0和SPI 3两种模式最常⽤。
CPOL⽤来控制SCLK信号的Active状态是⾼电平还是低电平。
0 - SCLK⾼电平为Active状态1 - SCLK低电平为Active状态CPHA⽤来控制MOSI和MISO在第⼏个SCLK边沿进⾏数据采样。
0 - 第⼀个SCLK边沿采样，第⼆个边沿发送1 - 第⼀个SCLK边沿发送，第⼆个边沿采样总结：SPI总线协议本⾝并不复杂，这就意味着复杂性在SPI设备驱动的软件编码上，具体体现在：1）SPI总线协议没有数据校验机制，因此，必须根据SPI设备⽀持的SCLK时钟频率范围设置SPI时钟频率，实际应⽤中，可能会碰到⽰波器量时序信号没问题，但是SPI设备不回复数据或者回复数据错误的情况，⼤概率就是因为时钟频率不满⾜SPI设备要求导致的；2）SPI控制器的发送是直接将数据写⼊⼀个移位寄存器中，该移位寄存器跟随SCLK时钟发送数据；SPI控制器的接收与发送同步进⾏，也就是说发送数据的同时，也在接收数据，⽽接收数据是写⼊⼀个缓存寄存器中，如果缓存寄存器的值不及时读取的话，后续接收的数据会直接丢弃⽽不是覆盖到该缓存寄存器中，因此，每⼀次写数据之后，⼀定要读取数据，即使读取的数据⽆意义。
(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）。
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。
spi总线工作原理
spi总线工作原理
SPI（Serial Peripheral Interface）总线是一种同步串行通信协议，它主要用于在微控制器或其他数字集成电路之间传输数据。
SPI总线由一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）组成。
主设备通过与从设备之间发送和接收数据的方式来与其进行通信。
SPI总线的工作原理如下：
1. 首先，主设备选择要与之通信的从设备。
这是通过在片选引脚上拉低电平来实现的。
其他从设备的片选引脚应保持高电平。
2. 接着，主设备通过时钟引脚（SCK）生成时钟信号，此时数据传输开始。
3. 主设备通过主输出(MOSI)引脚发送数据，从设备通过主输
入(MISO)引脚接收数据。
在每个时钟周期中，主设备和从设
备在SCK上的上升沿或下降沿进行数据交换。
4. 数据传输时，主设备先发送一个起始位（通常是高电平）并将其传输到从设备。
5. 接下来，主设备和从设备同时发送并接收数据，每一个时钟周期传输一个位。
数据传输的顺序是从最高位（MSB）到最
低位（LSB）。
6. 当所有数据位都传输完毕后，主设备通过拉高片选引脚结束
与从设备的通信。
7. 在通信结束后，主设备可以选择与其他从设备进行通信，或者在下一个时钟周期中重新选择与之前的从设备进行通信。
SPI总线的工作原理简单而直观。
它具有高速、可简化电路设计等优点，因此在很多嵌入式系统中得到了广泛应用。
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原文：SanDisk Secure Digital Card - Product Manual Version 2.2 （Document No. 80-13-00169 September 2004）第5章 SPI总线协议译者：醇酒。
请尊重我的劳动，勿抄袭和修改本文中的内容，若文中翻译有不妥之处，请Email：chunjiu○处指正，不胜感激！SD卡规格书第五章 SPI总线协议译者注：SPI总线协议目录5.1. SPI总线协议5.1.1. 模式选择5.1.2. 总线传送保护5.1.3. 数据的读取5.1.4. 数据写入5.1.5. 擦除和写保护处理5.1.6. 读取CID/CSD寄存器5.1.7. 复位顺序5.1.8. 时钟控制5.1.9. 错误条件5.1.9.1. CRC和无效指令5.1.9.2. 读取、写入和擦除的超时情形5.1.10.存储器阵列分布5.1.11. 卡的锁定/解锁5.1.12. 特殊用途的命令集5.1.13. 版权保护命令集5.2. SPI命令设置5.2.1. 命令格式5.2.2. 命令类5.2.2.1. 详细的命令描述5.2.3.应答5.2.3.1 R1 的格式5.2.3.2. R1b的格式5.2.3.3. R2的格式5.2.3.4. R3 的格式5.2.3.5. 数据应答5.2.4. 数据标记5.2.5.数据错误标记5.2.6. 清除状态位5.3. 卡寄存器5.4. SPI总线时序图解5.4.1. 命令 / 应答5.4.2. 数据读取5.4.3. 数据写入5.4.4. 时钟数值5.5. SPI 电气接口5.6. SPI总线操作条件（环境）5.7.总线时钟附录：英文特殊命令表英文通用命令表存储器阵列图产品规格表主控制器设计参考（简介，无实际内容）5.1. SPI Bus Protocol5.1. SPI总线协议While the SD Card channel is based on command and data bit-streams, which are initiated by a start bit and terminated by a stop bit, the SPI channel is byte oriented. Every command or data block is built of eight bit bytes and is byte aligned (multiples of eight clocks) to the CS signal.当SD卡通道是基于命令和数据位流模式上时，通常是开始于一个“起始位”和终止于一个“停止位”，这个SPI通道是用字节作为单位的。
CS信号上的每个命令或数据块都是8bit的字节和字节队列（就是8个时钟的倍数）。
Similar to the SD Bus protocol, the SPI messages are built from command, response and data-block tokens. All communication between host and cards is controlled by the host (master). The host starts every bus transaction by asserting the CS signal low.相似SD总线模式，这个SPI信息是建立在命令、应答和数据块标记上的。
所有的主控制器和SD卡之间的通讯都是受控于主控制器。
而主控制器的每次总线处理都是从拉低CS的信号电平开始的。
The response behavior in SPI Bus mode differs from the SD Bus mode in the following three ways:* The selected card always responds to the command.* An eight or 16-bit response structure is used.* When the card encounters a data retrieval problem, it will respond with an error response (which replaces the expected data block) rather than time-out as in the SD Bus mode.SPI总线协议和SD总线协议的应答行为有下列三处的不同点：1.被选中的卡总是对命令做出应答；2.使用的应答结构是8或16位的；3.当这个卡碰到一个数据检索问题，它将用一个错误应答来回答（取代了原先期望的数据块）而不是SD总线协议模式下的超时。
In addition to the command response, every data block sent to the card during write operations will be responded with a special data response token. A data block may be as big as one card write block (WRITE_BL_LEN) and as small as a single byte(NOTE1).除了命令的应答之外，每个数据块发送到SD卡后，在写操作的期间将用一个特别的数据应答标记来应答。
一个数据块可以大到卡的写入块长度（WRITE_BL_LEN）或小到一个单字节的大小（注意1）。
NOTE1: The default block length is as specified in the CSD (512 bytes). A set block length of less than 512 bytes will cause a write error. The only valid write set block length is 512 bytes. CMD16 is not mandatory if the default is accepted.注意1：缺省的块长度定义在CSD寄存器内（512字节）。
设定块的的长度小于512字节将会导致写入错误。
唯一合法的块写入长度只能定为512字节。
若此缺省值可接受，则无需使用CMD16命令，它不是必要的。
5.1.1. Mode Selection5.1.1.模式选择The SD Card wakes up in the SD Bus mode. It will enter SPI mode if the CS signal is asserted (negative) during the reception of the reset command (CMD0). If the card recognizes that the SD Bus mode is required it will not respond to the command and remain in the SD Bus mode. If SPI mode is required, the card will switch to SPI mode and respond with the SPI mode R1 response.SD卡启动时处在SD总线模式下。
它将在CS信号有效（低电平）时接收一个复位命令（CMD0）来进入SPI 总线模式。
如果这个卡认为必须停留在SD总线模式，那么它将不应答这个命令并继续保持在SD总线模式。
如果可以转换到SPI总线模式，则它会转换到SPI总线模式并用SPI模式的R1应答来作回应。
The only way to return to the SD Bus mode is by power cycling the card. In SPI mode, the SD Card protocol state machine is not observed. All the SD Card commands supported in SPI mode are always available.而唯一让卡返回SD总线模式的办法是用电源周期（即电源关开一次）。
在SPI总线模式下，SD卡的保护状态机将不会被遵守了。
SD卡所有能支持的命令在SPI模式下总是可以使用的。
The default command structure/protocol for SPI mode is that CRC checking is disabled. Since the card powers up in SD Bus mode, CMD0 must be followed by a valid CRC byte (even though the command is sent using the SPI structure). Once in SPI mode, CRCs are disabled by default.SPI总线模式下，默认的命令结构/协议CRC检查是失效的。
由于卡在电源开启时总是处于SD总线模式，CMD0命令必须跟随一个合法的CRC字节（即使这个命令使用了SPI结构来发送）。
一旦进入SPI总线模式，CRC就被默认为失效的了。
CMD0 is a static command and always generates the same 7-bit CRC of 4Ah. Adding the “1,” end bit (bit 0) to the CRC creates a CRC byte of 95h. The following hexadecimal sequence can be used to send CMD0 in all situations for SPI mode, since the CRC byte (although required) is ignored once in SPI mode. The entire CMD0 sequence appears as 40 00 00 00 00 95 (hexadecimal).CRC字节（“尽管还是必须的”。
译者注：原文的意思是指这个CRC字节所占的位置还是不可省略掉）会在SPI模式里被忽略。
这个完整的CMD0命令是40 00 00 00 00 95 (十六进制系列)。
5.1.2. Bus Transfer Protection5.1.2.总线传送保护Every SD Card token transferred on the bus is protected by CRC bits. In SPI mode, the SD Card offers a non protected mode which enables systems built with reliable data links to exclude the hardware or firmware required for implementing the CRC generation and verification functions.在总线上传送的每个SD卡标志都是用CRC的校验位来保护的。