SPI協議簡述
SPI，是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。由Motorola首創。SPI接口主要應用在 EEPROM，FLASH，實時時鍾，AD轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線。
優缺點：
- 協議簡單，相對數據速率高。
- 占用的Pin口較多
- 沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。
SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基於SPI的設備共有的，它們是SDI，SDO，SCK，CS。
- SDO – 主設備數據輸出，從設備數據輸入
- SDI – 主設備數據輸入，從設備數據輸出
- SCK – 時鍾信號，由主設備產生
- CS – 從設備使能信號，由主設備控制
CS: 其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效，這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。
SCK：SCK為時鍾信號線，主要控制時序。相當於整個SPI協議是以SCK為准進行的。因此SCK的控制在每次發送中只能在主機的控制下進行，從機不可控制。
SDI/SDO： 通訊是通過數據交換完成的，這里先要知道SPI是串行通訊協議，也就是說數據是一位一位的傳輸的。SDO為主機發送，從機接收；SDI為主機接受，從機發送。
參考網站：http://dlnware.com/theory/SPI-Bus
SPI的四種模式
| 模式 | CPOL | CPHA |
| MODE0 | 0 | 0 |
| MODE1 | 0 | 1 |
| MODE2 | 1 | 0 |
| MODE3 | 1 | 1 |
參考網站：http://dlnware.com/theory/SPI-Transfer-Modes
在這四種模式中，我們常用MODE0和MODE2。因為它便於操作。我便是使用的MODE2模式。這四種模式的區別在參考網站中有詳細的描述，這里便不再贅述。
在MODE2模式下。時鍾在空閑時始終置1，每產生一次下降沿便會發送1 bit 數據。大家可能已經想到，SPI協議可以在八位沒有發出送完的情況下停止發送。
這里我跑了下示波器。
從圖中清晰可見8個下降沿，時鍾在空閑時始終置1。
其余的三個模式以此類推。
軟件模擬
我使用的單片機為STC89C52，內部沒有SPI的資源，因此需要自己進行軟件模擬。
利用串口中斷，首先利用電腦A得串口助手發送的數據存入SBUF，再將SBUF的值通過SPI的SDO發送給從機的SDI接收，並存入從機的SBUF，顯示在電腦B的串口助手上。
目的：電腦A發送數據，如：AB，電腦B可接收到AB。
如圖：
PS：在此項目中CS（片選）可以不用。
代碼
# include <reg52.h>//頭文件 # include <intrins.h>//頭文件 # define uchar unsigned char # define uint unsigned int sbit SCK = P1^0;//位定義時鍾 //sbit CS = P1^1;//位定義片選(使能) 此項目可以不使用 sbit SDI = P1^2;//位定義Input sbit SDO = P1^3;//位定義Output /*-----函數聲明-----*/ void delay5us(); void SpiSend(uchar dat1); uchar SpiReceive(); void UARTInit(); /*-----主函數-----*/ void main() { UARTInit(); while(1) { SBUF = SpiReceive();// 循環接收數據 } ;//空語句 } /*-----5微秒延時函數-----*/ void delay5us() { _nop_(); } /*-----CPHA=0;CPOL=1 模式2-----*/ /*-----SPI發送函數-----*/ /*-----上升沿發送-----*/ void SpiSend(uchar dat1) { uchar i; for (i=0; i<8; ++i)//8bit，一位一位寫 { SCK = 0; if (dat1 & 0x80)//判斷當前最高位為1還是0 { SDO = 1; } else { SDO = 0; } SCK = 1;//上升沿發送數據 dat1 <<= 1; delay5us(); } } /*-----SPI接收函數-----*/ /*-----下降沿接收-----*/ uchar SpiReceive() { uchar i, dat0; dat0 = 0x00;//dat0初始化 for (i=0; i<8; ++i)//8bit，一位一位讀 { dat0 <<= 1; while(SCK == 1); while(SCK == 0);//等待下降沿，下降沿讀取數據 dat0 |= SDI; } return (dat0);//收到數據（返回值）dat0 } /*-----串口（中斷）初始化-----*/ void UARTInit() { EA = 1;//開啟總中斷 ES = 1;//打開串口中斷 SM0 = 0;SM1 = 1;//串口工作方式1，8位UART波特率可變 REN = 1;//串口允許接收 TR1 = 1;//啟動定時器1 TMOD |= 0X20;//定時器1，工作模式2 8位自動重裝 TH1 =0XFD; TL1 =0XFD;//設置波特率9600 } /*-----串口中斷服務函數-----*/ void UART() interrupt 4 { if (RI)//判斷是否接收完成 { RI = 0;//軟件清零 SpiSend(SBUF); // 轉發接收到的數據 } if (TI)//判斷是否發送完成 { TI = 0;//軟件清零 } }
PS：SDI和SDO需交叉連接。
總結
- 在發送數據時，時鍾僅由發送端（主機）控制；
- SPI四種模式，只需將主從機同步一種模式即可；
- SCK，SDI，SDO，CS四個引腳由自己定義即可。