SPI 协议介绍

你的电脑或者手机里面有很多小零件，它们需要互相交流信息。SPI 总线就像是这些小零件之间的“聊天线”。这个聊天线有四根，就像是一个四人聊天小组。

1. SPI 总线

SPI 是一种让电脑里的小零件互相聊天的方式，最初是由摩托罗拉公司发明的。因为它用起来很简单，所以很多其他的公司也开始用它。现在，它已经成为连接电脑内部各种小零件的标准方式了。比如，它可以连接 CPU 和键盘、屏幕、传感器、存储卡等。

SPI是同步的，就像大家聊天时需要听一个人指挥一样。它有四根线，分别是：

• MOSI：主设备输出/从设备输入，就像一个人说话，其他人听。
• MISO：主设备输入/从设备输出，就像其他人说话，那个人听。
• SCLK：时钟线，就像指挥大家聊天的人。
• CS或SS：从设备选择线（片选），就像点名，告诉谁现在可以说话。

SPI是全双工的，意味着大家可以同时说话和听，就像打电话一样。它的聊天速度可以从很慢到很快，比如从几Mb/s到几十Mb/s。

设备使用主从架构进行通信，有一个主设备，就像聊天小组的组长。组长开始聊天，其他的从设备就像是小组成员，每个成员都有自己的名字（从设备选择线），组长可以通过点名来和特定的成员聊天。

2. 接线

SPI总线就像是有四根线的聊天小组。这四根线分别是：主输出/从输入 (MOSI)、主输入/从输出 (MISO)、时钟 (SCLK) 和从选择 (SS) 或片选 (CS)。

3. 信号

当两个设备聊天时，一个就像是组长（主设备），另一个就像是小组成员（从设备）。组长控制聊天的节奏（主设备驱动时钟），数据同时传输和接收，所以这是一个全双工的聊天方式。SPI 用 CS（或SS）线来指定现在和哪个设备聊天，所以每个设备都需要有自己的 CS 信号。如果有 3 个设备，就有 3 根 CS 线从组长（主设备）连接到每个从设备。

开始聊天时，组长设置聊天的节奏（时钟），这个节奏要大家都能接受，通常是几MHz或几十MHz。然后组长通过点名（主设备选择选择线上具有逻辑电平0的从设备）来选择要聊天的成员。

在每个 SPI 时钟周期内，会发生全双工数据传输。组长在 MOSI 线上发送一个 bit，成员读取它，同时成员在 MISO 线上发送一个 bit，组长读取它。

传输就像是两个寄存器（给定字大小的移位寄存器）之间（一个在主机中，一个在从机中）的聊天，比如八位。数据通常从最重要的部分开始聊，同时接收新的最不重要的部分（数据通常首先移出最高有效位，同时将新的最低有效位移入同一寄存器。寄存器完全移出后，主机和从机就交换了寄存器。）。

如果还有更多要聊的，寄存器重新加载（重新加载移位寄存器并重复该过程），然后继续聊。聊天可以持续任意数量的时钟周期。完成后，组长停止聊天的节奏（停止时钟信号）并结束聊天（取消 CS）。

组长一次只能和一个成员聊天(主设备一次只能选择一个从设备)。那些没有被点名的成员必须忽略聊天的节奏和MOSI信号，而且不能在MISO上说话(总线上尚未使用其片选线激活的从设备必须忽略输入时钟和 MOSI 信号，并且不得驱动 MISO)。

4. 引用

https://www.picotech.com/library/knowledge-bases/oscilloscopes/serial-protocol-decoding-spi