在單片機(jī)與外圍設(shè)備的通信中，SPI總線是一種常用的通信方式。SPI是英文"Serial Periphral Interface"的縮寫，中文翻譯為"串行外圍設(shè)備接口"。今天這篇文章，我們就來(lái)談?wù)凷PI通信的原理，并詳細(xì)討論下總線時(shí)鐘的極性與相位。

SPI（Serial Periphral Interface）最早是由摩托羅拉公司設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)，它是一種高速的、全雙工的通信總線，采用主機(jī)（Master）-從機(jī)（Slave）的方式進(jìn)行通信。SPI占用芯片的四個(gè)引腳，也就是說(shuō)采用四條信號(hào)線來(lái)進(jìn)行通信。這四條線分別是：主設(shè)備輸入與從設(shè)備輸出線（Master In Slave Out，MISO）；主設(shè)備輸出與從設(shè)備輸入線（Master Out Slave In，MOSI）；串行同步時(shí)鐘信號(hào)線（Serial Clock，SCK）；外圍設(shè)備片選信號(hào)線（Slave Selection，SS）。

SPI總線的主機(jī)和從機(jī)都有一個(gè)移位寄存器，當(dāng)主機(jī)向自己的移位寄存器寫入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)通過MOSI信號(hào)線進(jìn)入到從機(jī)的移位寄存器；同時(shí)，從機(jī)移位寄存器里的數(shù)據(jù)，通過MISO信號(hào)線進(jìn)入到主機(jī)的移位寄存器。這樣，主機(jī)和從機(jī)就完成了一次數(shù)據(jù)交換。下面這張圖，是SPI通信的簡(jiǎn)明原理圖：

SPI數(shù)據(jù)的傳輸是在串行同步時(shí)鐘信號(hào)（Serial Clock,SCK）的控制下進(jìn)行的。主機(jī)的時(shí)鐘發(fā)生器一方面控制主機(jī)的移位寄存器，另一方面通過從機(jī)的SCK信號(hào)線來(lái)控制從機(jī)的移位寄存器，從而保證主機(jī)與從機(jī)的數(shù)據(jù)交換是同步進(jìn)行的。

SPI串行同步時(shí)鐘可以設(shè)置為不同的極性（Clock Polarity ，CPOL）與相位（Clock Phase ，CPHA）。

時(shí)鐘的極性（CPOL）用來(lái)決定在總線空閑時(shí)，同步時(shí)鐘（SCK）信號(hào)線上的電位是高電平還是低電平。當(dāng)時(shí)鐘極性為0時(shí)（CPOL=0），SCK信號(hào)線在空閑時(shí)為低電平；當(dāng)時(shí)鐘極性為1時(shí)（CPOL=1），SCK信號(hào)線在空閑時(shí)為高電平；

時(shí)鐘的相位（CPHA）用來(lái)決定何時(shí)進(jìn)行信號(hào)采樣。

當(dāng)時(shí)鐘相位為1時(shí)（CPHA=1），在SCK信號(hào)線的第二個(gè)跳變沿進(jìn)行采樣；這里的跳變沿究竟是上升沿還是下降沿？取決于時(shí)鐘的極性。當(dāng)時(shí)鐘極性為0時(shí)，取下降沿；當(dāng)時(shí)鐘極性為1時(shí)，取上升沿；如下圖：

當(dāng)時(shí)鐘相位為0時(shí)（CPHA=0），在SCK信號(hào)線的第一個(gè)跳變沿進(jìn)行采樣。跳變沿同樣與時(shí)鐘極性有關(guān)：當(dāng)時(shí)鐘極性為0時(shí)，取上升沿；當(dāng)時(shí)鐘極性為1時(shí)，取下降沿；如下圖：

在STM32系列單片機(jī)中，可以通過SPI_CR1寄存器來(lái)設(shè)置時(shí)鐘的極性（CPOL）與相位（CPHA）。

好了，關(guān)于SPI通信就先介紹到這里