常用通信协议——SPI
一、概述
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 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。
串行：数据线位宽为1；
全双工：同一时刻通信双方的数据传输可以是双向的；
同步：通信双方的共用一个时钟。例如串口通信双方用的是不同的时钟，因此不能称为同步通信。
二、SPI通信模型
主机：Master
从机：Slave
2.1、SPI的接口
SPI 接口一般使用 4 条线通信：
MISO：主设备数据输入，从设备数据输出。（master input、slave output）
MOSI：主设备数据输出，从设备数据输入。（master output、slave input）
SCLK：时钟信号，由主设备产生。
CS：从设备片选信号，由主设备控制，主设备想和哪个从设备通信，就把那个从设备对应的片选线拉低。
2.2、协议详解
从上图SPI硬件模型可以看到，所有从设备共用SCLK、MOSI、MISO线。通过片选信号来选择主机通信的对象。假设某一时段内从机2被选中，那么就表示该时段内主机与从机2进行通信，其余的从机就可以暂时无视了。
接下来通过如下时序图对通信过程进行详细说明。
1、再强调一次：NSS、SCK、MOSI的数据流向是主机到从机，MISO的数据流向是从机到主机；
2、NSS片选线拉低表示通信开始、NSS拉高表示通信结束；
3、SCK时钟由主机提供，MOSI位宽为1，其数据改变与SCK保持同步；
4、在SCK的上升沿，MOSI数据改变，在SCK的下降沿，MOSI数据保持，从机可在此时进行采样，以读取数据；
5、MISO为从机向主机发送回来的数据，注意，该线的数据也是与SCK沿保持一致的；
6、MOSI和MOSI的发送接收可同时进行，因此得名“全双工”；
7、电平相位可进行设置，详见2.3
2.3、SPI的工作模式
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。
（1）时钟极性CPOL：设置时钟空闲时的电平
当CPOL = 0，SCK引脚在空闲状态保持低电平；
当CPOL = 1，SCK引脚在空闲状态保持高电平，上图表示的就是CPOL = 1的情况；
（2）时钟相位CPHA：设置数据采样时的时钟沿
当CPHA = 0，MOSI或者MISO数据线上的信号将在SCK时钟线的奇数边沿被采样，上图表示的就是CPHA = 0的情况；
当CPHA = 1，MOSI或者MISO数据线上的信号将在SCK时钟线的偶数边沿被采样；
（3）两个参数的组合共产生4种SPI的工作模式，总结如下表
三、参考资料
[1]正点原子STM32F4开发指南-库函数版本
[2]华清创客学院