步驟1：總而言之，SPI是什么？

SPI是一種通信協(xié)議，最初是由Motorola開發(fā)的，在兩個(gè)電子設(shè)備之間傳輸信息。這是一種全雙工協(xié)議，這意味著兩個(gè)設(shè)備能夠同時(shí)彼此“交談”。

這兩個(gè)設(shè)備被指定為“主”設(shè)備和“從”設(shè)備。主設(shè)備是始終啟動(dòng)每個(gè)對(duì)話并控制對(duì)話進(jìn)行速度的芯片。從設(shè)備僅在主設(shè)備請(qǐng)求時(shí)才同時(shí)發(fā)送和接收信息。

步驟2：如何進(jìn)行SPI通信？

要使兩個(gè)設(shè)備之間的通信正常進(jìn)行，有四個(gè)使用的導(dǎo)線：通常標(biāo)記為CS或SS（用于從機(jī)選擇）的片選導(dǎo)線，主輸出從輸入數(shù)據(jù)線（MOSI），主輸入從輸出數(shù)據(jù)線（MISO）和串行時(shí)鐘線（ SCK）。

主設(shè)備將CS線拉低，以與另一側(cè)的從設(shè)備指示它希望與其通信。因?yàn)檫@是一條單獨(dú)的電線，被賦予了“低”電壓信號(hào)，所以這意味著主機(jī)可以通過(guò)將其特定電線驅(qū)動(dòng)為低電平來(lái)實(shí)際控制多個(gè)“從”設(shè)備。

MOSI和MISO數(shù)據(jù)行可以完成您可能已經(jīng)猜到的事情；這兩條線允許SPI為全雙工。數(shù)據(jù)位以高電壓或低電壓信號(hào)的形式在兩個(gè)設(shè)備之間沿一個(gè)方向或另一個(gè)方向傳輸，具體取決于我們正在查看的數(shù)據(jù)線。

SCK線控制速度傳輸MOSI和MISO線上的數(shù)據(jù)位。像CS線一樣，SCK線也由主機(jī)控制，并以高和低周期驅(qū)動(dòng)以創(chuàng)建“時(shí)鐘脈沖”，以控制何時(shí)在這些線上傳輸數(shù)據(jù)。可以將SPI配置為在時(shí)鐘變高或變低時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。

第3步：您一直說(shuō)數(shù)據(jù)的“位”

實(shí)際上是。 SPI被設(shè)計(jì)（并且是真正成為SPI所必需的）以字節(jié)大小的通信塊工作，八位到一個(gè)字節(jié)。因此，對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，時(shí)鐘和兩條數(shù)據(jù)線上都會(huì)有8個(gè)時(shí)鐘脈沖和8個(gè)數(shù)據(jù)傳輸。

但是，有些器件，例如ADI公司的AD5628芯片在Digilent的PmodDA4上，它使用串行外設(shè)接口，但表示它們傳輸12位數(shù)據(jù)而不是8位數(shù)據(jù)。雖然這似乎是不可能的，因?yàn)槟荒苁褂肧PI協(xié)議來(lái)傳輸8位數(shù)據(jù)，然后僅傳輸4位數(shù)據(jù)，但是當(dāng)我們深入研究該芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)時(shí)，便找到了解決方案。滾動(dòng)一點(diǎn)后，我們可以看到DAC的移位寄存器實(shí)際上是32位長(zhǎng)（第22頁(yè)）。可以很好地將其分為四個(gè)單獨(dú)的8位傳輸。

步驟4：我們?nèi)绾蝹鬏敶藬?shù)據(jù)？

與其他通信協(xié)議不同，SPI是它能夠以多種方式傳輸數(shù)據(jù)，因此功能相當(dāng)廣泛。根據(jù)每個(gè)芯片想要接收數(shù)據(jù)的方式，可以先發(fā)送最高有效位（MSB）或先發(fā)送最低有效位（LSB）來(lái)發(fā)送信息。

但是真正的多功能性來(lái)自四種不同的SPI時(shí)鐘模式，可供選擇。這些模式可以調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)是從高電壓值開始還是從低電壓值開始，以及數(shù)據(jù)的位是隨著時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)而傳輸還是隨著時(shí)鐘轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛻B(tài)狀態(tài)而傳輸。上表概述了每種時(shí)鐘模式的配置。同樣，根據(jù)設(shè)備期望接收信息的方式來(lái)選擇每種模式。

因此，如果我們希望兩個(gè)設(shè)備通過(guò)SPI互相發(fā)送210值，則最高位首先，在時(shí)鐘下降沿傳輸數(shù)據(jù)，首先讓主機(jī)將芯片選擇線拉低，然后使時(shí)鐘信號(hào)拉高，讓每個(gè)設(shè)備將適當(dāng)?shù)奈弧凹虞d”到數(shù)據(jù)線上，然后讓主機(jī)將時(shí)鐘信號(hào)拉低，以便兩個(gè)設(shè)備“收集”在線上的數(shù)據(jù)位。重復(fù)該過(guò)程，直到所有位均已傳輸，然后主機(jī)最終再次將芯片選擇線拉高以結(jié)束通信。

步驟5：接收數(shù)據(jù)如何？

要正確接收數(shù)據(jù)所需執(zhí)行的操作取決于接收數(shù)據(jù)的組件類型。如果您擁有主設(shè)備（通常是某種形式的微控制器），則將信息發(fā)送到另一設(shè)備，該設(shè)備不是微控制器，而只是一個(gè)只做一件事并且永遠(yuǎn)不會(huì)回應(yīng)您的小芯片（例如在這種情況下產(chǎn)生模擬電壓信號(hào)） （Analog Devices AD5628），那么作為用戶創(chuàng)建電路的用戶通常不需要執(zhí)行任何操作。只需確保您以設(shè)備想要接收的格式將信息發(fā)送到設(shè)備即可。

如果您希望從設(shè)備接收反饋（或者正在將信息發(fā)送到所需的其他微控制器）進(jìn)行編程以正確接收和解釋傳入的信息），您可能需要做兩件事。如果您使用的SPI庫(kù)支持全部接收（并返回）8位數(shù)據(jù)，例如chipKIT/Arduino的SPI庫(kù)，那么您可以簡(jiǎn)單地將所有信息接收并存儲(chǔ)到一個(gè)變量中

如果不使用SPI庫(kù)，則必須收集各個(gè)信息位，然后將它們“網(wǎng)狀”在一起。 （可能）最容易通過(guò)接收數(shù)組中的信息位來(lái)完成。

步驟6：需要考慮的其他事項(xiàng)

盡管看起來(lái)SPI是通過(guò)某種方式完成的并且可以始終如一地工作，但情況并非總是如此。嘗試使用主設(shè)備與其從芯片進(jìn)行通信時(shí)，線路的另一端可能沒(méi)有從設(shè)備。作為主設(shè)備的電子芯片無(wú)法物理地知道它是否通過(guò)電線連接到其他芯片。

此外，SPI中可能使用的許多代碼僅用于SPI庫(kù)。一些配置（例如，是否應(yīng)首先發(fā)送最高或最低有效位或何時(shí)應(yīng)在時(shí)鐘周期發(fā)送）僅由庫(kù)處理。但是，也可以“手動(dòng)”執(zhí)行SPI協(xié)議。畢竟，SPI使用的所有信號(hào)就是這樣。高低壓信號(hào)。因此，只要將主機(jī)用于發(fā)送電壓信號(hào)的引腳連接到“從”設(shè)備上的正確引腳，就可以通過(guò)“ SPI”完成通信，而無(wú)需實(shí)際使用指定的SPI引腳。

自然地，使用SPI庫(kù)可能會(huì)更快（無(wú)論是鍵入速度還是實(shí)際速度），但是很高興知道所有通信（無(wú)論是SPI還是其他方式）實(shí)際上都是電壓信號(hào)。/p》

第7步：運(yùn)行SPI：沒(méi)有庫(kù)

雖然理論很不錯(cuò)，但我個(gè)人也看到了有關(guān)某物的實(shí)際示例時(shí)，它會(huì)更有用看起來(lái)像在代碼中。這將不需要使用預(yù)定義的SPI庫(kù)，因?yàn)槲艺J(rèn)為查看SPI協(xié)議的各個(gè)部分何時(shí)發(fā)生會(huì)更有幫助。代碼本身（在下面的文本文件中提供）基于Digilent的uC32，這是一個(gè)功能強(qiáng)大的Arduino兼容微控制器。

步驟8：運(yùn)行SPI：使用庫(kù)

您還可以將SPI與適當(dāng)?shù)膸?kù)一起使用。這種方法（毫不奇怪）大大減少了您作為用戶需要鍵入的代碼量，但同時(shí)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)還是抽象的。除非您已經(jīng)知道每個(gè)命令在內(nèi)部執(zhí)行的操作，否則沒(méi)有簡(jiǎn)單的方法只能通過(guò)查看它們來(lái)弄清楚發(fā)生了什么。

步驟9：一些最終想法

正如我之前提到的，SPI是電子領(lǐng)域中使用最廣泛的通信協(xié)議之一，但并沒(méi)有給人以為使用 協(xié)議的印象。 ; I2C，UART，USB等許多其他協(xié)議，甚至簡(jiǎn)單的通用輸入/輸出（GPIO）引腳在通訊方面都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。