SPI总线工作原理、优缺点和应用是怎样的

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电子设备通过物理连接在设备之间的导线发送数据位来相互通信，有点像一个字母中的字母，除了26个字母（英文字母表中），一个位是二进制的，只能是1或0。通过电压的快速变化，位从一个设备传输到另一个设备。在工作电压为5V的系统中，0位作为0V的短脉冲通信，1位通过5V的短脉冲通信。  
 
 数据位可以并行或串行形式传输。在并行通信中，数据位是同时发送的，每个都通过单独的线路。下图显示了二进制（01000011）中字母“C”的并行传输：  
   
 

时钟  
 时钟信号将来自主设备的数据位输出与从设备的位采样同步。在每个时钟周期传输一位数据，因此数据传输的速度由时钟信号的频率决定。由于主设备配置并生成时钟信号，因此SPI时钟始终为主设备的时钟。  
 
 设备共享时钟信号的任何通信协议称为同步。SPI是一种同步通信协议，还有一些不使用时钟信号的异步方法。例如，在UART通信中，双方都设置为预先配置的波特率，该波特率决定数据传输的速度和时间。  
 
 SPI中的时钟信号可以使用时钟极性和时钟相位属性进行修改。这两个属性协同工作以定义何时输出以及何时对它们进行采样。时钟极性可由主机设置，以允许在时钟周期的上升沿或下降沿输出和采样。时钟相位也可以由主机设置，以便在时钟周期的第一个边沿或第二个边沿上进行输出和采样，无论是上升还是下降。  
 
 从设备选择  
 主设备可以通过将从设备的CS / SS线设置为低电压电平来选择要通话的从设备。在空闲非传输状态中，从选择线保持在高电压电平。主机上可能有多个CS / SS引脚，以允许多个从机并联连接。如果只有一个CS/SS引脚，则可以通过菊花链将多个从器件连接到主器件。  
 
 多个从设备  
 SPI可以设置为使用单个主设备和单个从设备进行操作，也可以设置通过单个主设备控制多个从设备。有两种方法可以将多个从站连接到主站。如果主机有多个从机选择引脚，则从机可以并联连接，如下所示：  
   
 如果只有一个从选择引脚可用，则从器件可以菊花链式连接，如下所示：  

 
MOSI和MISO  
 主机通过MOSI线串行发送数据到从机。从器件接收MOSI引脚上的主器件发送的数据。从主设备发送到从设备的数据通常首先以最高有效位发送。  
 
 从机还可以通过串行的MISO线路将数据发送回主机。从从设备发送回主设备的数据通常首先以最低有效位发送。  
 
 SPI数据传输步骤  
 1.主机输出时钟信号：  
 

2.主器件将SS / CS引脚切换到低电压状态，从而激活从器件：  
 
 

3.主机沿MOSI线一次一位地向从机发送数据。从机在接收到的位时读取这些位：  
 
 

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