零. 聲明

本專欄文章我們會以連載的方式持續更新，本專欄計劃更新內容如下：

第一篇:ESP-IDF基本介紹，主要會涉及模組，芯片，開發板的介紹，環境搭建，程序編譯下載，啟動流程等一些基本的操作，讓你對ESP-IDF開發有一個總體的認識，比我們后續學習打下基礎！

第二篇:ESP32-IDF外設驅動介紹，主要會根據esp-idf現有的driver，提供各個外設的驅動，比如LED,OLED,SPI LCD,TOUCH,紅外,Codec ic等等，在這一篇中，我們不僅僅來做外設驅動，還會對常用的外設總線做一個介紹，讓大家知其然又知其所以然！

第三篇:目前比較火熱的GUI LVGL介紹，主要會設計LVGL7.1,LVGL8的移植介紹,并且也會介紹各個組件，知道原理后，最后，我們會推出一款組態軟件來構建我們的GUI，來提升我們的效率！

第四篇:ESP32-藍牙，熟悉我的，應該都知道，我即使從事藍牙協議棧的開發的，所以這個是我們獨有的優勢，在這一篇章，我們會提供不僅僅是藍牙應用方法的知識，也會應用結合藍牙底層協議棧的理論，讓你徹底從上到下打通藍牙任督二脈！

第五篇：Wi-Fi介紹，熟悉我的，應該也知道，我們也做過一款sdio wifi的驅動教程板子，所以在wifi這方面我們也是有獨有的優勢，在這一篇章，我們同樣不僅僅提供Wi-Fi應用方面的知識，也會結合底層理論，讓你對Wi-Fi有一個清晰的認知！

另外，我們的教程包括但是不局限于以上篇章，為了給你一個更好的導航，以下信息尤其重要，請詳細查看！！

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一.概念

SPI 協議是由摩托羅拉公司提出的通訊協議 (Serial Peripheral Interface)，即串行外圍設備接口，是一種高速全雙工的通信總線。它被廣泛地使用在 ADC、LCD 等設備與 MCU 間，要求通訊速率較高的場合。

二.SPI 物理層

SPI 通訊設備之間的常用連接方式見圖：

SPI 通訊使用 3 條總線及片選線，3 條總線分別為 SCK、MOSI、MISO，片選線為 SS(也叫做CS)，它們的作

用介紹如下：

(1) ( Slave Select)：從設備選擇信號線，常稱為片選信號線，也稱為 NSS、CS，以下用 NSS 表示。當有多個 SPI 從設備與 SPI 主機相連時，設備的其它信號線 SCK、MOSI 及 MISO 同時并聯到相同的 SPI 總線上，即無論有多少個從設備，都共同只使用這 3 條總線；而每個從設備都有獨立的這一條 NSS 信號線，本信號線獨占主機的一個引腳，即有多少個從設備，就有多少條片選信號線。I2C 協議中通過設備地址來尋址、選中總線上的某個設備并與其進行通訊；而 SPI 協議中沒有設備地址，它使用 NSS 信號線來尋址，當主機要選擇從設備時，

把該從設備的 NSS 信號線設置為低電平，該從設備即被選中，即片選有效，接著主機開始與被選中的從設備進行 SPI 通訊。所以 SPI 通訊以 NSS 線置低電平為開始信號，以 NSS 線被拉高作為結束信號。

(2) SCK (Serial Clock)：時鐘信號線，用于通訊數據同步。它由通訊主機產生，決定了通訊的速率，不同的設備支持的最高時鐘頻率不一樣，兩個設備之間通訊時，通訊速率受限于低速設備。

(3) MOSI (Master Output， Slave Input)：主設備輸出/從設備輸入引腳。主機的數據從這條信號線輸出，從機由這條信號線讀入主機發送的數據，即這條線上數據的方向為主機到從機。

(4) MISO(Master Input,， Slave Output)：主設備輸入/從設備輸出引腳。主機從這條信號線讀入數據，從機的數據由這條信號線輸出到主機，即在這條線上數據的方向為從機到主機。

三.SPI時序圖

我們來看下SPI的時序圖，一共有4種模式，也就是根據“時鐘極性CPOL”和“時鐘相位 CPHA”不同組合搭配而來。

為了方便說明，我們先來介紹下CPOL跟CPHA

時鐘極性 CPOL 是指 SPI 通訊設備處于空閑狀態時，SCK 信號線的電平信號 (即 SPI 通訊開始前、NSS 線為高電平時 SCK 的狀態)。CPOL=0 時，SCK 在空閑狀態時為低電平.

CPOL=1 時，SCK 在空閑狀態時為高電平.

時鐘相位 CPHA 是指數據的采樣的時刻，

當 CPHA=0 時，MOSI 或 MISO 數據線上的信號將會在SCK 時鐘線的“奇數邊沿”被采樣。

當 CPHA=1 時，MOSI 或 MISO 數據線上的信號將會在SCK 時鐘線的“偶數邊沿”被采樣。

介紹完畢這些，我們來介紹下具體的時序圖：

1.CPHA=0

我們來分析這個 CPHA=0 的時序圖。首先，根據 SCK 在空閑狀態時的電平，分為兩種情況。

SCK信號線在空閑狀態為低電平時，CPOL=0；

SCK信號線在空閑狀態為高電平時，CPOL=1。

無論 CPOL=0 還是 =1，因為我們配置的時鐘相位 CPHA=0，在圖中可以看到，采樣時刻都是在SCK 的奇數邊沿。注意當 CPOL=0 的時候，時鐘的奇數邊沿是上升沿，而 CPOL=1 的時候，時鐘的奇數邊沿是下降沿。所以 SPI 的采樣時刻不是由上升/下降沿決定的。MOSI 和 MISO 數據線的有效信號在 SCK 的奇數邊沿保持不變，數據信號將在 SCK 奇數邊沿時被采樣，在非采樣時刻，MOSI 和 MISO 的有效信號才發生切換。

2.CPHA=1

我們來分析這個 CPHA=1 的時序圖。首先，根據 SCK 在空閑狀態時的電平，分為兩種情況。

SCK信號線在空閑狀態為低電平時，CPOL=0；

SCK信號線在空閑狀態為高電平時，CPOL=1。

無論 CPOL=0 還是 =1，因為我們配置的時鐘相位 CPHA=1，在圖中可以看到，采樣時刻都是在SCK 的偶數邊沿。注意當 CPOL=0 的時候，時鐘的奇數邊沿是上升沿，而 CPOL=1 的時候，時鐘的奇數邊沿是下降沿。所以 SPI 的采樣時刻不是由上升/下降沿決定的。MOSI 和 MISO 數據線的有效信號在 SCK 的奇數邊沿保持不變，數據信號將在 SCK 奇數邊沿時被采樣，在非采樣時刻，MOSI 和 MISO 的有效信號才發生切換。

總結下模式：

參考文檔：

1.野火 STM32 HAL庫開發指南

2.SPI協議

總結

以上是生活随笔為你收集整理的SPI协议的通信原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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