spi协议实例
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。
SPI协议的简单实例说明
SPI协议的简单实例说明
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，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
那么第一个上升沿来的时候数据将会是sdo=1；寄存器=0101010x。
下降沿到来的时候，sdi上的电平将所存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在 8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。
这样就完成里一个spi时序。
例子：
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuff=0x55，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍:假设上升沿发送数据
这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。
其中ss引脚作为主机的时候，从机可以把它拉底被动选为从机，作为从机的是时候，可以作为片选脚用。
根据以上分析，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，然后从机根据主机的名准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来！！看大家明白没有！！！！！。
(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总线简介与参考实例
SPI总线简介与参考实例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公司推出的首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的一种同步串行通讯方式。
这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。
SPI总线系统是一种同步串行外设接口通信以交换信息。
外围设置FLASHRAM、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、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。
一、基本原理1. SPI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；支持多slave模式应用，一般仅支持单Master。
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接口有2根单向数据线，为全双工通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps 的水平。
2. SPI控制模式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）MOSI – 主设备数据输出，从设备数据输入（主发从收）（2）MOSO – 主设备数据输入，从设备数据输出（主收从发）（3）SCLK – 时钟信号，由主设备产生（时钟线） （4）/SS – 从设备使能信号，由主设备控制其中SS 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。
单片机中的SPI总线协议原理及应用研究
单片机中的SPI总线协议原理及应用研究SPI（Serial Peripheral Interface）总线协议是一种串行通信协议，广泛应用于单片机和外部设备之间的数据交换。
本文将介绍SPI总线协议的原理以及其在单片机中的应用研究。
一、SPI总线协议的原理SPI协议被广泛应用于许多IC芯片之间的通信，它使用多线全双工的通信模式，由一个主设备和一个或多个从设备组成。
SPI总线通信的核心是由主设备控制的时序同步传输。
SPI总线协议中，主设备通过四根信号线与从设备通信，分别是：1. SCK（Serial Clock）：时钟信号线，由主设备产生，用于同步数据传输。
2. MOSI（Master Out Slave In）：主设备输出、从设备输入的数据线，主设备将数据发送给从设备。
3. MISO（Master In Slave Out）：主设备输入、从设备输出的数据线，从设备将数据发送给主设备。
4. SS（Slave Select）：从设备选择线，用于选择与主设备进行通信的从设备。
SPI总线协议的通信流程如下：1. 主设备发送一个时钟脉冲，同时将MOSI上的数据发送给从设备。
2. 主设备接收从设备的数据，并同时发送另一个时钟脉冲。
3. 主设备不断重复以上两步操作，直到通信结束。
SPI总线协议使用传输率较高的时钟信号进行同步，因此可以实现较快的数据传输速度。
SPI协议的主要特点包括：1. 全双工通信：主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
2. 时钟同步：通过时钟信号实现主设备和从设备的同步传输。
3. 硬件控制：SPI通信依赖硬件的控制，因此具有很高的可靠性和稳定性。
二、SPI总线协议在单片机中的应用研究SPI总线协议在单片机中广泛应用于各种外设的通信和控制。
下面将介绍一些常见的应用场景。
1. 存储器扩展在许多嵌入式系统中，存储器扩展是很常见的需求。
通过SPI总线协议，主单片机可以与外部存储器芯片进行通信。
例如，可以使用SPI接口连接闪存、EEPROM或SRAM等存储器芯片，实现数据的读写操作。
实验十一单片机之间SPI总线通信实验
实现了两台单片机之间的SPI总线通信，成功传输 了数据。 掌握了SPI总线的通信协议和基本原理。
回顾本次实验成果和不足之处
• 熟悉了单片机的编程和调试过程。
回顾本次实验成果和不足之处
不足
在实验过程中，出现了数据传输错误的情况，需要进 一步排查问题。
对SPI总线的通信速率和稳定性还需要进一步优化。
稳定性测试
通过示波器等工具测试硬件平台 的信号稳定性和噪声水平，确保 硬件平台正常工作。
编写并调试软件代码实现通信功能
软件代码编写
根据SPI总线通信协议和单片机编程 语言规范，编写实现SPI通信功能的 软件代码。
代码调试
通过单步调试、断点设置等方法，对 编写的代码进行逐步调试，确保代码 逻辑正确且能够实现预期的通信功能 。
SPI通信协议
SPI通信协议定义了四种通信模式，包括主模式、从模式、 CPOL和CPHA的不同组合，以满足不同器件之间的通信需 求。
SPI接口电路
SPI接口电路包括主控制器、从控制器、时钟信号线、数 据输入线、数据输出线和片选信号线等部分，用于实现主 从器件之间的数据传输。
单片机之间通信需求
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数据传输需求
单片机之间需要进行数据 传输，以实现信息共享、 协同工作等功能。
实时性要求
单片机之间的通信需要满 足一定的实时性要求，以 确保数据传输的准确性和 及时性。
可靠性要求
单片机之间的通信需要具 备一定的可靠性，以避免 数据传输错误或丢失等问 题。
实验目标与意义
实验目标
通过搭建单片机之间的SPI总线通信实验平台，实现两个单片机之间的数据传 输，验证SPI总线通信的可行性和稳定性。
SPI协议的数据读写实现（spi_slave）
SPI协议的数据读写实现（spi_slave）⼀、SPI协议介绍⼆、程序设计1、spi_slave模块该模块接收8路16bit的数据信号ave1---ave8，以及标志数据有效的信号ave_valid；该模块作为SPI的slave端，可以通过spi_miso将ave数据发送出去；也可以通过spi_mosi接收master端发送来的数据，并将数据再通过godata发送出去；该模块采⽤的是模式0：CPOL = 0，CPHA = 0；该模块可以接收两种命令：读命令COMMAND_READ = 8'hA5、写命令COMMAND_WRITE = 8'H5A；`timescale 1ns/1psmodule spi_slave(input clk,//芯⽚外部输⼊的clk_50minput rst_n,//sys_rst模块输出的复位信号rst_ninput ave_valid,//average输出的平均值有效信号//spi_input_chose模块的输出信号，//sw_cnt控制spi_input_chose模块选择特定的数据输出给spi_slaveinput [15:0] ave1,input [15:0] ave2,input [15:0] ave3,input [15:0] ave4,input [15:0] ave5,input [15:0] ave6,input [15:0] ave7,input [15:0] ave8,//spi协议的相关信号input spi_cs,input spi_sck,input spi_mosi,output reg spi_miso,//spi slave的数据输出//下⾯3个信号是连接到para_rom1模块的，//和para_rom1模块输出两点校正的两个参数G\O有关output reg data_valid,output [4:0] addr,output reg [15:0] godata,//spi初始化完成标志output reg init_finish);// cs、sck、mosi的delay信号reg spi_cs_2,spi_cs_1;reg spi_sck_2,spi_sck_1;reg spi_mosi_2,spi_mosi_1;// cs、sck的下降沿/mosi的上升沿wire spi_cs_neg;wire spi_sck_neg;wire spi_sck_pos;wire spi_mosi_flag;always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begin{spi_cs_2,spi_cs_1} <= 2'b11;{spi_sck_2,spi_sck_1} <= 2'b00;{spi_mosi_2,spi_mosi_1} <= 2'b00;endelsebegin{spi_cs_2,spi_cs_1} <= {spi_cs_1,spi_cs};{spi_sck_2,spi_sck_1} <= {spi_sck_1,spi_sck};{spi_mosi_2,spi_mosi_1} <= {spi_mosi_1,spi_mosi};endendassign spi_cs_neg = (spi_cs_2&(~spi_cs_1));assign spi_sck_neg = ~spi_sck_1&spi_sck_2;assign spi_sck_pos = ~spi_sck_2&spi_sck_1;assign spi_mosi_flag = spi_mosi_2;localparam IDLE = 6'b000001;localparam RXD_COM = 6'b000010;localparam JUDGE = 6'b000100;localparam TXD_NUM = 6'b001000;localparam TXD_DATA = 6'b010000;localparam RXD_PARA = 6'b100000;parameter COMMAND_READ = 8'hA5;parameter COMMAND_WRITE = 8'H5A;reg [5:0] state;reg [3:0] cnt; //计数接收命令参数的位数reg [3:0] cnt0; //发送数据的地址reg [4:0] cnt1; //计数发送数据的位数reg [4:0] cnt2; //计数接收两点校正参数的位数reg [4:0] cnt3; //cnt2和godata输出到的存储参数的存储器的地址有关 reg [7:0] para;reg [15:0] tdata;reg rd_flag;wire [15:0] data_out;reg rxd_finish;reg rxd_finish_en;reg [7:0] counter;assign addr = cnt2 - 1;always @(posedge clk or negedge rst_n)if(!rst_n)state <= IDLE;elsebegincase(state)IDLE:beginif(spi_cs_neg)state <= RXD_COM;elsestate <= IDLE;endRXD_COM:beginif(cnt == 4'b1000)state <= JUDGE;elsestate <= RXD_COM;endJUDGE:beginif(para == COMMAND_READ) state <= TXD_NUM;else if(para == COMMAND_WRITE)state <= RXD_PARA;elsestate <= IDLE;endTXD_NUM:beginstate <= TXD_DATA;endTXD_DATA:begin//每发送完8个ave数据回到idle状态if(cnt0 == 4'b1000 && cnt1 == 5'b00001)state <= IDLE;//每发送完⼀个ave数据，就进⼊TXD_NUM状态//此状态更新⼀次新的要发送的aveelse if(cnt1 == 5'b10000)state <= TXD_NUM;elsestate <= TXD_DATA;endRXD_PARA:beginif(cnt2 < 5'b10110)state <= RXD_PARA;elsestate <= IDLE;enddefault: state <= IDLE;endcaseendalways @(posedge clk or negedge rst_n)if(!rst_n)begincnt <= 4'b0;cnt0 <= 4'b0;cnt1 <= 5'b0;para <= 8'b0;tdata <= 16'b0;rd_flag <= 1'b0;spi_miso <= 1'b1;data_valid <= 1'b0;cnt3 <= 5'b0000;cnt2 <= 5'b0000;godata <= 16'b0;rxd_finish <= 1'b0;endelsebegincase(state)IDLE:begincnt <= 4'b0;cnt0 <= 4'b0;cnt1 <= 5'b0;para <= 8'b0;tdata <= 16'b0;godata <= 16'b0;rd_flag <= 1'b0;spi_miso <= 1'b1;cnt3 <= 5'b0000;cnt2 <= 5'b0000;data_valid <= 1'b0;endRXD_COM://接收命令参数beginif(cnt == 4'b1000)cnt <= 4'b0000;else if(spi_sck_pos)//上升沿接收数据begin//接收命令参数存⼊para 也即是写COMMAND_WRITE还是读COMMAND_READ cnt <= cnt + 4'b0001;//从⾼位到低位接收para[7 - cnt[2:0]] <= spi_mosi_flag;endelsebegincnt <= cnt;para <= para;endendJUDGE:beginif(para == COMMAND_READ)//识别到读ave数据的命令COMMAND_READ，//rd_flag拉⾼，直到读完8个数据再拉低rd_flag <= 1'b1;elserd_flag <= 1'b0;endTXD_NUM:begintdata <= data_out;endTXD_DATA://发送数据beginif(cnt1 == 5'b10000)begin//每发送完⼀个数据，cnt0+1，cnt0作为地址读取下⼀个要发送的数据cnt1 <= 5'b00000;cnt0 <= cnt0 + 4'b0001;endelse if(spi_sck_neg)//下降沿发送数据begincnt1 <= cnt1 + 5'b00001;//从⾼位到低位发送spi_miso <= tdata[15 - cnt1[4:0]];endelsebeginspi_miso <= spi_miso;cnt1 <= cnt1;endendRXD_PARA://接收两点校正的参数begin//这⾥表⽰每接收22个两点校正的参数拉⾼rxd_finishif(cnt2 == 5'b10101 && cnt3 == 5'b01111)rxd_finish <= 1'b1;elserxd_finish <= 1'b0;//接收完⼀个16位的参数，data_valid拉⾼，cnt2 + 1，//cnt2和godata输出到的存储参数的存储器的地址有关if(cnt3 == 5'b10000)begincnt3 <= 5'b0000;cnt2 <= cnt2 + 5'b00001;data_valid <= 1'b1;endelse if(spi_sck_pos)//上升沿接收数据begindata_valid <= 1'b0;cnt3 <= cnt3 + 5'b00001;godata[15 - cnt3[4:0]] <= spi_mosi_flag;endelsebegindata_valid <= data_valid;cnt3 <= cnt3;godata <= godata;endenddefault:begincnt <= 4'b0000;cnt0 <= 4'b0000;cnt1 <= 5'b00000;para <= 8'b0;tdata <= 12'b0;rd_flag <= 1'b0;spi_miso <= 1'b1;endendcaseendalways @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)rxd_finish_en <= 1'b0;else if (rxd_finish)rxd_finish_en <= 1'b1;elserxd_finish_en <= rxd_finish_en;endalways @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)counter <= 8'b0;//两点校正参数接收完成之后counter再计数⼀段时间，最后初始化完成 else if (rxd_finish_en && counter < 8'b11111111)counter <= counter + 1'b1;elsecounter <= counter;endalways @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)init_finish <= 1'b0;else if (counter == 8'b11111111)init_finish <= 1'b1;elseinit_finish <= init_finish;endave8_rom ave8_rom (.clk(clk),.rst_n(rst_n),.rd(rd_flag),.addr(cnt0),.ave1_in(ave1),.ave2_in(ave2),.ave3_in(ave3),.ave4_in(ave4),.ave5_in(ave5),.ave6_in(ave6),.ave7_in(ave7),.ave8_in(ave8),.ave_valid(ave_valid),.ave_out(data_out));endmodule该模块的状态机有六个状态：localparam IDLE = 6'b000001;localparam RXD_COM = 6'b000010;localparam JUDGE = 6'b000100;localparam TXD_NUM = 6'b001000;localparam TXD_DATA = 6'b010000;localparam RXD_PARA = 6'b100000;分别是：空闲状态IDLE接收命令状态RXD_COM判断命令是读还是写的状态JUDGE读取要发送的ave数据的状态TXD_NUM发送ave数据的状态TXD_DATA接收数据的状态RXD_PARA以下五个计数变量的意思：reg [3:0] cnt; //计数接收命令参数的位数reg [3:0] cnt0; //发送数据的地址reg [4:0] cnt1; //计数发送数据的位数reg [4:0] cnt2; //计数接收两点校正参数的位数reg [4:0] cnt3; //cnt2和godata输出到的存储参数的存储器的地址有关下⾯代码可以看出是下降沿发送数据：else if(spi_sck_neg)//下降沿发送数据begincnt1 <= cnt1 + 5'b00001;//从⾼位到低位发送spi_miso <= tdata[15 - cnt1[4:0]];end下⾯代码可以看出是上升沿接收数据：else if(spi_sck_pos)//上升沿接收数据begin//接收命令参数存⼊para 也即是写COMMAND_WRITE还是读COMMAND_READ cnt <= cnt + 4'b0001;//从⾼位到低位接收para[7 - cnt[2:0]] <= spi_mosi_flag;end2、ave8_rom模块`timescale 1ns/1ps/*该模块在spi_slave1模块⾥⾯被例化，输出的ave_out会被spi slave发给master*/module ave8_rom (clk,//时钟rst_n,//复位信号rd,//读使能addr,//读地址ave_valid,//平均值有效信号ave1_in,//输⼊的8个通道的图像数据平均值ave2_in,//这是直接由平均值计算模块输⼊的，和spi没关系ave3_in,ave4_in,ave5_in,ave6_in,ave7_in,ave8_in,ave_out//平均值输出，其实是被外部的spi master读取的 );input clk;input rst_n;input rd;input [3:0] addr;input ave_valid;input [15:0] ave1_in;input [15:0] ave2_in;input [15:0] ave3_in;input [15:0] ave4_in;input [15:0] ave5_in;input [15:0] ave6_in;input [15:0] ave7_in;input [15:0] ave8_in;output [15:0] ave_out;reg [15:0] ave_table [7:0];assign ave_out = rd ? ave_table[addr] : 16'b1;always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginave_table[7] <= 16'b0000_0000_0000_1000;ave_table[6] <= 16'b0000_0000_0000_0111;ave_table[5] <= 16'b0000_0000_0000_0110;ave_table[4] <= 16'b0000_0000_0000_0101;ave_table[3] <= 16'b0000_0000_0000_0100;ave_table[2] <= 16'b0000_0000_0000_0011;ave_table[1] <= 16'b0000_0000_0000_0010;ave_table[0] <= 16'b0000_0000_0000_0001 ;endelse if (ave_valid && rd ==1'b0 )beginave_table[7] <= ave8_in;ave_table[6] <= ave7_in;ave_table[5] <= ave6_in;ave_table[4] <= ave5_in;ave_table[3] <= ave4_in;ave_table[2] <= ave3_in;ave_table[1] <= ave2_in;ave_table[0] <= ave1_in;endelsebeginave_table[7] <= ave_table[7];ave_table[6] <= ave_table[6];ave_table[5] <= ave_table[5];ave_table[4] <= ave_table[4];ave_table[3] <= ave_table[3];ave_table[2] <= ave_table[2];ave_table[1] <= ave_table[1];ave_table[0] <= ave_table[0];endendendmodule。
单片机中的SPI通信协议详解与应用案例
单片机中的SPI通信协议详解与应用案例SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工、同步的串行通信协议，广泛应用于单片机与外围设备之间的通信。
本文将详细介绍SPI 通信协议的工作原理、通信格式以及在单片机应用中的实际案例。
### 一、SPI通信协议的工作原理SPI通信协议通常由一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）组成。
主设备负责发起通信并控制通信的时序，从设备则根据主设备的指令进行响应。
SPI通信使用四根线进行连接，包括时钟线（SCLK）、主设备输出从设备输入线（MOSI）、主设备输入从设备输出线（MISO）以及片选线（SS）。
在SPI通信中，通信双方通过时钟线同步数据传输，主设备在时钟信号的上升沿或下降沿触发数据传输，而从设备在时钟信号的相反沿进行数据接收。
此外，通过片选线可以选择与主设备进行通信的特定从设备，避免多个从设备同时响应。
### 二、SPI通信协议的通信格式在SPI通信中，数据传输的格式包括数据位数、传输顺序和时钟极性等方面的参数。
常见的SPI通信格式包括数据位宽（1~16位）、传输顺序（MSB first或LSB first）以及时钟极性（空闲时钟高电平或低电平）等。
数据传输过程中，主设备通过时钟线向从设备发送时钟信号，并同时通过MOSI线发送数据，从设备则通过MISO线接收并响应数据。
SPI通信中一般采用全双工通信方式，即主设备和从设备可以同时发送和接收数据。
### 三、SPI通信协议的应用案例SPI通信协议在单片机应用中具有广泛的应用场景，例如与外部存储器、传感器、显示屏等外围设备进行通信。
下面以单片机与外部存储器的通信为例，介绍SPI通信协议的应用过程。
1. 初始化SPI通信：配置主设备和从设备的通信参数，包括时钟频率、传输格式等，以确保通信双方能够正常进行数据传输。
2. 选中从设备：通过片选线选择要与主设备通信的具体从设备，避免多个从设备同时响应导致通信错误。
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spi协议实例
篇一：spi协议
一spi协议概括
spi，是英语serialperipheralinterface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
是motorola首先在其
mc68hcxx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。
这就允许在同一总线上连接多个spi设备成为可能。
接下来就负责通讯的3根线了。
通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道spi是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。
这就是sck时钟线存在的原因，由sck 提供时钟脉冲，sdi，sdo则基于此脉冲完成数据传输。
数据输出通过sdo线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。
完成一位数据传输，输入也使用同样原理。
这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。
要注意的是，sck信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。
同样，在一个基于spi的设备中，至少有一个主控设备。
这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而spi允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，
因为sck时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。
也就是说，主设备通过对sck时钟线的控制可以完成对通讯的控制。
spi还是一个数据交换协议：因为spi的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。
不同的spi设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。
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。
在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比i2c系统要稍微复杂一些。
最后，spi接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到
数据。
at91Rm9200的spi接口主要由4个引脚构成：spiclk、mosi、miso及/ss，其中spiclk是整个spi总线的公用时钟，mosi、miso作为主机，从机的输入输出的标志，mosi是主机的输出，从机的输入，miso是主机的输入，从机的输出。
/ss是从机的标志管脚，在互相通信的两个spi总线的器件，/ss管脚的电平低的是从机，相反/ss管脚的电平高的是主机。
在一个spi通信系统中，必须有主机。
spi总线可以配置成单主单从，单主多从，互为主从。
spi的片选可以扩充选择16个外设,这时pcs输出=npcs,说npcs0~3接4-16译码器,这个译码器是需要外接4-16译码器，译码器的输入为npcs0~3，输出用于16个外设的选择。
二spi协议举例
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，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据10101010，上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
那么第一个上升沿来的时候数据将会是sdo=1；寄存器=0101010x。
下降沿到来的时候，sdi上的电平将所存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101010sdi，这样在8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容互相交换一次。
这样就完成里一个spi时序。
举例：
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的sbuff=0xaa，从机的sbuff=0x55，下面将分步对spi的8个时钟周期的数据情况演示一遍:假设上升沿发送数据
这样就完成了两个寄存器8位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，sdi、sdo相对于主机而言的。
其中ss引脚作为主机的时候，从机可以把它拉底被动选为从机，作为从机的是时候，可以作为片选脚用。
根据以上分析，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，然后从机根据主机的命令准备数据，主机在下一个8位时钟周期才把数据读回来。
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sck，一条数据输入线mosi，一条数据输出线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。
下图示出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。
spi总线包括1根串行同步时钟信号线以及2根
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。
spi接口时序如图3、图4所示。
补充：
上文中最后一句话：spi主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。
个人理解这句话有2层意思：其一，主设备spi时钟和极性的配置应该由外设来决定；其二，二者的配置应该保持一致，即主设备的sdo同从设备的sdo配置一致，主设备的sdi同从设备的sdi配置一致。
因为主从设备是在sclk的控制下，同时发送和接收数据，并通过2
个双向移位寄存器来交换数据。
工作原理演示如下图：上升沿主机sdo发送数据1，同时从设备sdo发送数据0；紧接着在sclk的下降沿的时候从设备的sdi接收到了主机发送过来的数据1，同时主机也接收到了从设备发送过来
篇二：spi协议简介
spi：一种3线（有的没有ss线（选择主或从机模式））或4线的通信方式：
mosi:主机出从机进数据线miso:主机进从机从数据线sck:时钟线ss:主从模式选择线
工作过程的理解：设置好相应的配置后就可以发送或接收数据，当放送或
接收完成后就会是spiF置位，此时如果开了中断就会就入中断服务程序。
如果没开中断就可以通过查询该标志位来做相应的事。
进入中段服务程序后，或者读（写）spdR寄存器都可以清零spiF标志位。
从而可以开始下一次的传输相应的寄存器
1：scpR:控制寄存器：spi的大部分设置
2：spsR:标志寄存器：（查看一些标志（主要是spiF位）和设置spi速度）3：spdR:数据寄存器：
ss引脚的说明：（实质就是当配置为输入时：是主机还是从机由输入的电平来决定）
从机模式：当spi配置为从机时，从机选择引脚ss总是为输入。
ss为低将激活spi接口，miso
成为输出(用户必须进行相应的端口配置)引脚，其他引脚。