用通俗易懂的语言介绍：什么是SPI接口？

原创电路啊 2025-02-25 07:41

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这是一颗SPI Flash芯片：

其数据手册中的芯片引脚定义如下：

这颗SPI Flash芯片的电路原理图：

它连接到主控芯片侧的SPI接口：

SPI接口非常常见，下面尽量用通俗的语言介绍什么是SPI接口。

SPI（Serial Peripheral Interface）接口，中文叫串行外设接口，是一种很常用的高速、全双工、同步的通信总线。

打个比方，可以把SPI接口想象成一条用来在电子设备里传递信息的“高速公路”，在这条公路上跑的是数据“汽车”。

一、SPI接口的组成

SPI接口一般有4条线：

1. 时钟线（SCK）：就像一个指挥家，控制着数据传输的节奏，告诉设备什么时候该发送数据，什么时候该接收数据。

2. 主出从入线（MOSI）：如果你的设备是“领导”（主设备），要给其他设备（从设备）发数据，就通过这条线把数据发出去。

3. 主入从出线（MISO）：反过来，当从设备要给主设备反馈数据时，就通过这条线把数据传回来。

4. 从设备选择线（SS或CS）：主设备通过这条线来选择要和哪个从设备进行通信，就像点名一样，点到哪个从设备，哪个从设备才开始工作。

二、SPI接口协议

SPI协议是基于主从架构的通信协议。在一个SPI系统中，必须有一个主设备，并且可以连接多个从设备。

1、数据传输模式：SPI支持全双工数据传输，即在同一时刻，主设备可以向从设备发送数据，同时从设备也可以向主设备发送数据。这种高效的传输方式大大提高了数据交换的速度。

2、时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）：

时钟极性（CPOL）决定了时钟信号在空闲状态时的电平是高还是低。当CPOL = 0时，时钟信号在空闲状态为低电平；当CPOL = 1时，时钟信号在空闲状态为高电平。

时钟相位（CPHA）决定了数据采样是在时钟的第一个边沿还是第二个边沿。当CPHA = 0时，数据在时钟的第一个边沿采样；当CPHA = 1时，数据在时钟的第二个边沿采样。

通过CPOL和CPHA的不同组合，SPI协议定义了4种不同的工作模式，以适应不同设备的需求。

3、数据传输格式：SPI协议中，数据以字节为单位进行传输。主设备和从设备在进行数据传输前，需要约定好数据的位数（一般为8位）和传输的顺序（高位在前还是低位在前）。在时钟信号的驱动下，数据一位一位地在MOSI和MISO线上进行传输。

三、信号时序

1、当主设备想要和某个从设备通信时，先把对应的从设备选择线（SS或CS）拉低，选中这个从设备。

2、然后主设备开始在时钟线（SCK）上发出时钟脉冲信号。数据的传输是伴随着时钟脉冲进行的，在每个时钟脉冲的上升沿或者下降沿（具体取决于设置的模式），主设备通过MOSI线发送一位数据，同时从设备也会在这个时刻准备接收数据；同样，从设备会通过MISO线发送一位数据给主设备，主设备也在对应的时刻接收。

3、就这样，一位一位地传输，直到把要传输的数据都传完。传完之后，主设备把从设备选择线（SS或CS）拉高，代表这次通信结束，从设备又回到等待“点名”的状态。