SPI總線協議的基本概念和作用
不管是網絡領域還是通信領域，只要是跟電子，跟智能有關系的地方，你都能發現它們自身都具有一定的協議。那么我們現在將要為大家介紹的就是SPI總線協議。SPI總線協議算是一種通信協議，那么它的具體概念是什么呢？現在我們就來從文中了解一下吧。
SPI，是英語Serial Peripheral Interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，現在越來越多的芯片集成了這種SPI總線協議。
SPI是一個環形總線結構，由ss(cs)、sck、sdi、sdo構成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數據交換。
上升沿發送、下降沿接收、高位先發送。
上升沿到來的時候，sdo上的電平將被發送到從設備的寄存器中。
下降沿到來的時候，sdi上的電平將被接收到主設備的寄存器中。
假設主機和從機初始化就緒：并且主機的sbuff=0xaa (10101010)，從機的sbuff=0x55 (01010101)，下面將分步對SPI總線協議中的8個時鐘周期的數據情況演示一遍(假設上升沿發送數據)。
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脈沖 主機sbuff從機sbuff sdisdo
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000-0 10101010 01010101 0 0
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10--1 0101010x 10101011 0 1
11--0 01010100 10101011 0 1
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20--1 1010100x 01010110 1 0
21--0 10101001 01010110 1 0
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30--1 0101001x 10101101 0 1
31--0 01010010 10101101 0 1
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40--1 1010010x 01011010 1 0
41--0 10100101 01011010 1 0
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50--1 0100101x 10110101 0 1
51--0 01001010 10110101 0 1
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60--1 1001010x 01101010 1 0
61--0 10010101 01101010 1 0
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70--1 0010101x 11010101 0 1
71--0 00101010 11010101 0 1
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80--1 0101010x 10101010 1 0
81--0 01010101 10101010 1 0
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#p#這樣就完成了兩個寄存器8位的交換，上面的0--1表示上升沿、1--0表示下降沿，sdi、 sdo相對于主機而言的。根據以上分析，一個完整的傳送周期是16位，即兩個字節，因為，首先主機要發送命令過去，然后從機根據主機的名準備數據，主機在下一個8位時鐘周期才把數據讀回來。
SPI總線是Motorola公司推出的三線同步接口，同步串行3線方式進行通信:一條時鐘線SCK，一條數據輸入線MOSI，一條數據輸出線MISO;用于 CPU與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊。SPI總線協議主要特點有:可以同時發出和接收串行數據;可以當作主機或從機工作;提供頻率可編程時鐘;發送結束中斷標志;寫沖突保護;總線競爭保護等。
SPI總線有四種工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最為廣泛的是SPI0和SPI3方式。
SPI模塊為了和外設進行數據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，時鐘極性(CPOL)對傳輸協議沒有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時鐘的空閑狀態為低電平；如果CPOL=1，串行同步時鐘的空閑狀態為高電平。時鐘相位(CPHA)能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協議之一進行數據傳輸。如果 CPHA=0，在串行同步時鐘的***個跳變沿(上升或下降)數據被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿(上升或下降)數據被采樣。 SPI主模塊和與之通信的外設音時鐘相位和極性應該一致。
SPI功能模塊的設計
根據功能定義及SPI的工作原理，將整個IP Core分為8個子模塊：uC接口模塊、時鐘分頻模塊、發送數據FIFO模塊、接收數據FIFO模塊、狀態機模塊、發送數據邏輯模塊、接收數據邏輯模塊以及中斷形式模塊。
深入分析SPI總線協議的四種傳輸協議可以發現，根據一種協議，只要對串行同步時鐘進行轉換，就能得到其余的三種協議。為了簡化設計規定，如果要連續傳輸多個數據，在兩個數據傳輸之間插入一個串行時鐘的空閑等待，這樣狀態機只需兩種狀態(空閑和工作)就能正確工作。
