嵌入式驱动开发之spi---spi串口通信调试

一. 概念

SPI是 Serial Peripheral Interface（串型外部接口）的缩写。SPI接口有4根PIN脚，分别是：
          * SPICLK     : 用于传输数据的同步时钟
          * SPIMISO    : 用于主模式下的输入，或从模式下的输出信号线
          * SPIMOSI    : 用于主模式下的输出，或从模式下的输入信号线
          * PSS        : 用于从设备的片选信号，低有效

   SPI 通信两端各自扮演主设备(Master)和从设备(Slave)的角色。主设备在移位寄存器进行传输时(SPIMISO/SPIMOSI上面有信号时)，提供SPICLK时钟作为对方同步和采样的依据，同时在传输的过程中，PSS要一直被Master拉底。传输完成，PSS拉高，SPICLK信号消失。具体传输时序，请浏览后续的“传输时序”章节。

   SPI接口有点类似于UART接口，他们通常都用于满足一些低速传输的需求，比如通信量小的控制数据传输/或者接入一些低速的输入设备(鼠标/键盘/触摸屏)等等。他们之间的主要区别如下：
        * SPI靠SPICLK作为传输同步信号，因此它走的是串性同步传输信号。
        * UART是通用异步串性传输信号的缩写，他的PIN定义中没有时钟信号，通信两端靠约定好的波特率，以及数据格式中的开始位/停止位/校验位来构造和解析数据。
        因为UART是异步传输，所以他还有RTX/CTS之类的PIN脚用于数据码流控制，现在大部分的UART控制器都支持硬件流控，这样就简化了这种老式数据传输方式的软件设计复杂度。

1. 通常SPI通信要求4根线，分别是MOSI(mast output salve input), MISO, CLK, CS。

2. 当发送和接受数据的工作都准备好了，只要有时钟CLK,就发送数据，没有时钟就不发送，而且一个时钟周期发送一位(bit)数据，所以发送数据的快慢由时钟频率来控制。

3. 至于时钟和数据的相位没有特别严格的要求（而IIC中，数据的变化只能在SCL是低电平的时候发生），SPI数据的变化是一个时钟周期一次，这样的方法来传输数据就简单多了。我们可以根据需求对时钟的极性和相位做调整，看看是在时钟上升沿还是下降沿来发送数据，还有停止发送时时钟的极性，是保持高电平还是低电平。

4. 另外在多机通信时，SPI只是简单的通过一个片选信号来选择哪个设备占用总线，但是IIC是通过发送从设备地址来自动选择的。

SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200.

SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。

（1）SDO – 主设备数据输出，从设备数据输入

（2）SDI – 主设备数据输入，从设备数据输出

（3）SCLK – 时钟信号，由主设备产生

（4）CS – 从设备使能信号，由主设备控制

其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。

接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。

要注意的是，SCK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。

在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。

最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。

AT91RM9200的SPI接口主要由4个引脚构成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整个SPI总线的公用时钟，MOSI、MISO作为主机，从机的输入输出的标志，MOSI是主机的输出，从机的输入，MISO 是主机的输入，从机的输出。/SS是从机的标志管脚，在互相通信的两个SPI总线的器件，/SS管脚的电平低的是从机，相反/SS管脚的电平高的是主机。在一个SPI通信系统中，必须有主机。SPI总线可以配置成单主单从，单主多从，互为主从。

SPI的片选可以扩充选择16个外设,这时PCS输出=NPCS,说NPCS0~3接4-16译码器,这个译码器是需要外接4-16译码器，译码器的输入为NPCS0~3，输出用于16个外设的选择。

一. 要点

1. SPI有四种传输模式，上升沿、下降沿、前沿、后沿触发。当然也有MSB和LSB传输方式。

2. SPI只有主模式和从模式之分，没有读和写的说法，因为实质上每次SPI是主从设备在交换数据。也就是说，你发一个数据必然会收到一个数据；你要收一个数据必须也要先发一个数据。

虽然是收发共同但是一般我们会有选择的操作：

SPI主模式发送：

//先写数据到发送寄存器
CB0TXL = *gpCsib0TxAddress;    /* start by writing data to CB0TX */
//在发送中断里再次发送
__interrupt void MD_INTCB0T(void)
{
    if (gCsib0TxCnt > 0)
    {
            ......
            /* Transfer data length is 8 bit */
            CB0TXL = *gpCsib0TxAddress;    /* writing data to CB0TX */
            gpCsib0TxAddress++;
            gCsib0TxCnt--;
        }
    }
    else
    {
        CSIB0_SendEndCallback();    /* send complete */
    }
}

在往发送寄存器里写数据时，控制器会提供时钟，发送完成后就不再提供时钟了。
SPI主模式接收：

//先从接收寄存器里读取一个dummy
volatile    USHORT    dummy = 0;
dummy = CB0RX;    /* dummy read to start receive */
//在接收中断里再次接收
__interrupt void MD_INTCB0R(void)
{
    ......
    *gpCsib0RxAddress = CB0RXL;
    gpCsib0RxAddress ++;
    gCsib0RxCnt ++;
    ......
}

SPI主模式即发送也接收：

//先写数据到发送寄存器
CB0TXL = *gpCsib0TxAddress;    /* start by writing data to CB0TX */
//在接收中断里接收
__interrupt void MD_INTCB0R(void)
{
    ......
    /* Transfer data length is 8 bit */
    *gpCsib0RxAddress = CB0RXL;
    gpCsib0RxAddress ++;
    gCsib0RxCnt ++;
    ......
}
//在发送中断里发送
__interrupt void MD_INTCB0T(void)
{
    ......
    /* Transfer data length is 8 bit */
    CB0TXL = *gpCsib0TxAddress;    /* writing data to CB0TX */
    gpCsib0TxAddress++;
    gCsib0TxCnt--;
    ......
}

SPI从模式和上面操作一样，只不过不提供时钟了。

http://blog.csdn.net/lwbeyond/article/details/8749874

http://www.eefocus.com/ilove314/blog/11-09/231276_8ad6b.html 

http://blog.csdn.net/jingzhesiye/article/details/8014241 spi 驱动开发

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a28d94b010004rh.html spi led

http://blog.chinaunix.net/uid-26817832-id-3172689.html spi flash

http://www.51hei.com/bbs/dpj-25699-1.html 单片机中spi 和 i2c的区别，spi 四根线，i2c两根线

http://blog.csdn.net/liangxiaozhang/article/details/7610502