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。
时序详解:
CPOL:时钟极性选择,为0时SPI总线空闲为低电平,为1时SPI总线空闲为高电平
CPHA:时钟相位选择,为0时在SCK个跳变沿采样,为1时在SCK第二个跳变沿采样
工作方式1:
当CPHA=0、CPOL=0时SPI总线工作在方式1。MISO引脚上的数据在个SPSCK沿跳变之前已经上线了,而为了保证正确传输,MOSI引脚的MSB位必须与SPSCK的个边沿同步,在SPI传输过程中,首先将数据上线,然后在同步时钟信号的上升沿时,SPI的接收方捕捉位信号,在时钟信号的一个周期结束时(下降沿),下一位数据信号上线,再重复上述过程,直到一个字节的8位信号传输结束。
工作方式2:
当CPHA=0、CPOL=1时SPI总线工作在方式2。与前者不同之处只是在同步时钟信号的下降沿时捕捉位信号,上升沿时下一位数据上线。
工作方式3:
当CPHA=1、CPOL=0时SPI总线工作在方式3。MISO引脚和MOSI引脚上的数据的MSB位必须与SPSCK的个边沿同步,在SPI传输过程中,在同步时钟信号周期开始时(上升沿)数据上线,然后在同步时钟信号的下降沿时,SPI的接收方捕捉位信号,在时钟信号的一个周期结束时(上升沿),下一位数据信号上线,再重复上述过程,直到一个字节的8位信号传输结束。
工作方式4:
当CPHA=1、CPOL=1时SPI总线工作在方式4。与前者不同之处只是在同步时钟信号的上升沿时捕捉位信号,下降沿时下一位数据上线。
4种工作模式波形时序如下图:
4.协议心得
SPI接口时钟配置心得:
在主设备这边配置SPI接口时钟的时候一定要弄清楚从设备的时钟要求,因为主设备这边的时钟极性和相位都是以从设备为基准的。因此在时钟极性的配置上一定要搞清楚从设备是在时钟的上升沿还是下降沿接收数据,是在时钟的下降沿还是上升沿输出数据。但要注意的是,由于主设备的SDO连接从设备的SDI,从设备的SDO连接主设备的SDI,从设备SDI接收的数据是主设备的SDO发送过来的,主设备SDI接收的数据是从设备SDO发送过来的,所以主设备这边SPI时钟极性的配置(即SDO的配置)跟从设备的SDI接收数据的极性是相反的,跟从设备SDO发送数据的极性是相同的。下面这段话是Sychip Wlan8100 Module Spec上说的,充分说明了时钟极性是如何配置的:
The 81xx module will always input data bits at the rising edge of the clock, and the host will always output data bits on the falling edge of the clock.
意思是:主设备在时钟的下降沿发送数据,从设备在时钟的上升沿接收数据。因此主设备这边SPI时钟极性应该配置为下降沿有效。
又如,下面这段话是摘自LCD Driver IC SSD1289:
SDI is shifted into 8-bit shift register on every rising edge of SCK in the order of data bit 7, data bit 6 …… data bit 0.
意思是:从设备SSD1289在时钟的上升沿接收数据,而且是按照从高位到地位的顺序接收数据的。因此主设备的SPI时钟极性同样应该配置为下降沿有效。
时钟极性和相位配置正确后,数据才能够被准确的发送和接收, 因此应该对照从设备的SPI接口时序或者Spec文档说明来正确配置主设备的时钟。