1、spi時鐘極性與時鐘相位關系根本剖析2011年11月21日有感而發時鐘極性：sck空閑狀態為低電平（時鐘周期中第一個時鐘沿也為低電平）吋鐘相位：數據采樣從第一個吋鐘沿開始1、如果msb先發送，則mosi空閑狀態與最高位相同2、如杲lsb先發送，則mosi空閑狀態與最低位相同 時鐘相位：數據采樣從第二個時鐘沿開始1、如果msb先發送，則mosi空閑狀態與故低位相同2、如果lsb先發送，則mosi空閑狀態與最高位相同吋鐘極性：sck空閑狀態為高電平（吋鐘周期中第一個吋鐘沿也為高電平） 吋鐘相位：數據采樣從第一個吋鐘沿開始1、如果msb先發送，則mosi空閑狀態與最高位相同2、如果lsb先發送，則m

2、osi空閑狀態與最低位相同 時鐘相位：數據采樣從第二個時鐘沿開始1、如果msb先發送，則mosi空閑狀態與最低位相同2、如果lsb先發送，則mosi空閑狀態與最高位相同sck( cpol=1 )sck ( cpol=0 )mosimisocpha= 1時spi總線數據傳輸是序2011年12月3日理解更本質如果cpol二0,且cpha二0,則一個吋鐘周期是先低電平,再高電平如果 cpol = 0,且 cpha=1,則一個時鐘周期是先高電平，再低電平如果cpol = 1,且cpha = 0,則一個時鐘周期是先高電平，再低電平 如果cpol = 1,且cpha= 1,則一個時鐘周期是先低電平，再高電

3、平上述簡而言z就是：cpha = 0,時鐘周期第一個沿與空閑狀態相同，cpha = 1,時鐘周期 第一個沿與空閑狀態相反。如下圖所示：圖3 cpha=0時spi總線數據傳輸時序sckccpol- i)sck(cpolo)mosimiso<zxmsbwjw2ww3mjiw7winsrw八-12x 6x 5xx «x i sb y6圖4 cpha=1時spi總線數據傳輸時序網友言論：spi總線小結spi接口的全稱是nserial peripheral interface%意為串行外圍接口，是 motorola首先在其mc68hcxx系列處理器上定義的。spi接口主要應用在 eepr

4、om, flash,實時時鐘，ad轉換器，述有數字信號處理器和數字信號解 碼器z間。spi接口是在cpu和外圍低速器件z間進行同步吊行數據傳輸，在主器件 的移位脈沖下，數據按位傳輸，高位在前，地位在后，為全雙工通信，數據傳輸 速度總體來說比i2c總線要快，速度可達到幾mbpso1、spi總線主要特點全雙工；可以當作主機或從機工作；提供頻率可編程時鐘；發送結束中斷標志；寫沖突保護；2、接口定義該總線通信基于主從配置。它有以下4個信號：mosi: master out slave in 主出/從入miso： master in slave out 主入/從出sck： serial clock 串行

5、時鐘ss： slave select 從屈選擇芯片jl “從屬選擇"(slave-select)的引腳數決定了可連到總線上的黠件數量。3、spi時序分析在spi傳輸中，數據是同步進行發送和接收的。數據傳輸的時鐘基于來口主 處理器的時鐘脈沖，摩托羅拉沒有定義任何通用spi的時鐘規范。然而，最常用 的時鐘設置基于時鐘極性(cpol)和時鐘相位(cpha)兩個參數，cpol定義spi 串行時鐘的活動狀態，而cpha定義相對于so數據位的時鐘相位。cpol和 cpha的設置決定了數據取樣的時鐘沿。如圖1所示，根據cpol和cpha的 不同，有四種不同的工作模式。時鐘傳號敷性0sck (cpo

6、l = 0)ryrtjr-w 飛sck (cpol = 1).敷性1jcpha=0對鐘相住為0cycle # cpha = 0據采樽 珀鐘肩沿欽據輸出mosi (cpha = 0)miso (cpha = 0)zxeizkbff> idg時鐘前沿采樣ocljczix6)； bit 7 xq/lbit 4 xbil 5 xbit 6 xbil 7 伽 8 用鐘相住為cpha=1cycle #cpha=1用鐘前沿.欽 據輸出據采焊i k f時鐘前沿輸出5 了 6杲7飛8廠1mosi (cpha = 1)miso (cpha= 1)i 時鐘后沿采樣 嚴"x耐"何齊甌亍q#b

7、il3 xitxbit5 ）（bit6 ；bil 7 ）（bit8 ）圖1 spi時序分析其中，cpol是用來決定sck時鐘信號空閑時的電平。cpol=0,空閑電 平為低屯平，cpol=1時，空閑電平為高屯平。cpha用來決定采樣時刻的， cpha=0,在每個周期的第一個時鐘沿采樣。cpha=1,在每個周期的第二個時 鐘沿采樣。關于時序分析，網上有幾張流行的說明圖表，意義是相同的。輸入1 1 廠輸山_rm_n旳。m l| 2_i :1 ispiispi2ltltuspi3sckiscksck 圖3 spi時序分析圖3 cpha=o時spi總線數據傳輸時序sck(cpol i)sck(cpol

8、u)卅期1miwj2|兇期46 i刪期7wffl85mosiximisoxz圖4 cpha=1時spi總線數據傳輸時序圖2 spi時序分析spjc i k 咼期數spu lki卅辺無盤時sficlkijixi舒0時spklk下縣沿尢延叫；ispick；卜洋甫一_右矩応；ispssimo lzspisomi進入從按收 逐存點b發迖和接枚數抵相対應的£轉旳鐘模蟲圖4 spi時序分析雖然表述的側重點不同，但描述的意思是一致的。根據sck無效電平和采 樣時刻的不同，2x2=4種時序。4、注意事項1）在mcbsp的手冊中，spi的時序表述有所不同。sck無效電平表述是相 同的，但是采樣時刻的表

9、述她是通過有無delay來表達的。對比如卜：cpha = 0表示在每個周期的第一個時鐘沿采樣，對應存在delay；cpha= 1表示在每個周期的第二個時鐘沿采樣，對應無delayo2）在不同場合下，發送和接收的表述詞匯可能不同。比如：發送可表述為：transmit, output接收al 表述為 receive, sample, latch3）spi主模塊和從設備時鐘相位和極性應該一致。個人理解這句話有2層 意思：具一，主設備spi時鐘和極性的配置應該由外設來決定，也就是說主設備 這邊的時鐘極性和相位都是以從設備為基準的；其二，兩者的配置應該保持一致。spi總線協議及spi時序圖詳解【轉】電子

10、工程2009-12-04 22:29:56閱讀1314評論0字號：大中小spi,是英語serial peripheral interface的縮g，顧名思義就是串行外圍設備接口。spi,是一種高速的， 全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為pcb的布局上 節省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，現在越來越多的芯片集成了這種通信協議。spi是一個環形總線結構，由ss(cs)、sck、sdi、sdo構成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制 下，兩個雙向移位寄存器進行數據交換。上升沿發送、下降沿接收、高位先發送。上升沿到來的時候，sdo上的電平將

11、被發送到從設備的寄存器中。下降沿到來的時候，sdi ±的電平將被接收到主設備的寄存器小。假設主機和從機初始化就緒：并且主機的sbuff=oxaa (10101010),從機的sbuff=0x55 (01010101),下 面將分步對spi的8個時鐘周期的數據情況演示一遍(假設上升沿發送數據)。脈沖 主機sbuff 從機sbuff sdi sdo0 00-0 10101010 01010101 0 01 0-10101010x10101011011 1-00101010010101011012 0-11010100x01010110102 1-01010100101010110103

12、0-10101001x10101101013 1-00101001010101101014 0-1101001 ox01011010104 1-01010010101011010105 0-10100101x10110101015 1-00100101010110101016 0-11001010x01101010106 1-01001010101101010107 0-10010101 x11010101017 1-00010101011010101018 0-10101010x10101010108 1-0010101011010101010這樣就完成了兩個寄存器8位的交換，上而的0&qu

13、ot;表示上升沿、表示下降沿，sdi、sdo相對于主 機而言的。根據以上分析，一個完整的傳送周期是16位，即兩個字節，因為，首先主機要發送命令過去， 然后從機根據主機的名準備數據，主機在下一個8位時鐘周期才把數據讀回來。spi總線是motorola公司推出的三線同步接口，同步串行3線方式進行通信:一條時鐘線sck, 一條數 據輸入線m0si, 條數據輸出線miso;用于cpu與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊。spi主要 特點有河以同時發出和接收串行數據;可以當作主機或從機工作;提供頻率可編程時鐘;發送結束中斷標志; 寫沖突保護;總線競爭保護等。spi總線冇四種工作方式(spo, sp1,

14、 sp2, sp3),其中使用的最為廣泛的是spi0和spi3方式。spi模塊為了和外設進行數據交換，根據外設工作要求其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置， 時鐘極性(cpol)對傳輸協議沒冇重人的影響。如果cpol=0,串行同步時鐘的空閑狀態為低電平；如果 cpol=1, .f.行同步時鐘的空閑狀態為面電平。時鐘相位(cpha)能夠配置用丁選擇兩種不同的傳輸協議z一進行數據傳輸。如果cpha=o,在串行同步時鐘的第一個跳變沿（上升或下降）數據被采樣：如果cpha=1,在串行同步時鐘的第二個跳變沿（上升或卜-降）數據被采樣。spi主模塊和與z通信的外設音時 鐘相位和極性應該一致。spi時序

15、圖詳解spi接口在模式0下輸出第位數據的時刻spi接口在模式0下輸出第-位數據的時刻spi接口有四種不同的數據傳輸時序，取決丁-cpol和cphl這兩位的組合。圖1中農現了這四種時序,時序與cpol、cphl的關系也可以從圖中看出。對鐘傳號ist 性 0a 、 / rsck (cpol = 0)sck (cp0l=1)、cpha=o謝鐘相住為0對鐘前沿數對鐘潔沿.欽 據輸出珀鐘相住為據椅出 對鐘沿數cycle # cpha = 0mosi (cpha = 0)miso (cpha = 0)cpha=1cycle# cpha =1mosi (cpha = 1)miso (cpha = 1)a時鐘

16、前沿采樣ejczjcz3(d(bit 6 /8|(7 xbit8 airr/biw x而)(bit8 廠)5 x6 x7 xe r>吋鐘后沿輸岀吋鐘后沿采樣b*1 伽2 畑3 xbil4 ：£bit5 )(bit6 乂由17 x：bit8 )圖1cpol是用來決定sck時鐘信號空閑時的電平，cpol=0,空閑電平為低電平，cpol=1時， 空閑電平為高電平。cpha是用來決定采樣時刻的，cpha=0,在每個周期的第一個時鐘沿采樣, cpha = 1,在每個周期的第二個時鐘沿采樣。山于我使用的器件工作在模式0這種時序（cpol=0, cpha=0）,所以將圖1簡化為圖2,只關注模

17、式0的時序。對鐘信號馭性0sck(cpol = 0)r r r r r r r r» i i我們來關注sck的第一個時鐘周期，在時鐘的前沿采樣數據（上升沿，第一個時鐘沿）,在時鐘的后沿輸出數據（下降沿，第二個時鐘沿）。首先來看主器件，主器件的輸出口（mosi）輸岀的數據 bit1>在時鐘的前沿被從器件采樣那主器件是在何時刻輸iii bit1的呢？ bit1的輸出時刻實際上在sck信號冇效 以前， 比sck的上升沿還要早半個時鐘周期。bit1的輸出時刻與ssel信號沒右關系。再來看從器件，主器件的輸入口 miso同樣是在時鐘的前沿采樣從器件輸出的bit1的，那從器件乂是在何時刻輸

18、出bit1的 呢。從器件是在ssel信號有效后，立即輸出bit1,盡管此時sck信號還沒有起效。關丁上面的主器件 和從器件輸出bit1位的時刻，可以從圖3、4中得到驗證。la1032訂 mosi1.920ms1.930ms1.940ms1.960ms1.970ni1.950msi i i i i i i101注意圖3中，cs信號有效后（低電平有效，注意cs下降沿后發生的情況），故意川延時程序延時了一段時間，z厲再向數據寄存器寫入了耍發送的數據，來觀察主器件輸岀bit1的情況（mosi）。可以看出,bill （值為1）是在sck信號有效之前的半個時鐘周期的時刻開始輸出的（與cs信號無關）, 到了

19、 sck的第一個時鐘周期的上升沿正好被從器件采樣。la1032outinp mosii miso圖4圖4中，注意看cs和miso信號。我們可以看出，cs信號有效片，從器件立刻輸出了 bit1 （值為1）。 通常我們進行的spi操作都是16位的。圖5記錄了第一個字節和第二個字節間的相互銜接的過程。第-個字節的最后一位在sck的上升沿被采樣，隨后的sck下降沿，從器件就輸出了笫二個字節的第一 位。la1032spi總線協議介紹（接ii定義，傳輸時序）一、技術性能spi接口是motorola首先提出的全雙工三線同步串行外圍接口,采用主從模式(masterslave)架構:支 持多slave模式應用，

20、一般僅支持單master。時鐘山master控制，在時鐘移位脈沖下，數據按位傳輸，高位在前，低位在后(msbfirst) : spi接口有 2根單向數據線，為全雙工通信，目前應用中的數據速率可達幾mbps的水平。二、接口定義spi接口共有4根信號線，分別是：設備選擇線、時鐘線、小行輸出數據線、小行輸入數據線。sc1xmom(1) mosi：主器件數據輸出，從器件數據輸入(2) miso：主器件數據輸入，從器件數據輸出(3) sclk :時鐘信號，山主器件產生(4) /ss：從器件使能信號,由主器件控制三、內部結構mastermisomosisclkyjlavs四.傳輸時序spi clock g

21、eneraborspi接11在內部碾件實際上是兩個簡單的移位奇存器，傳輸的數據為8位，在主器件產生的從器件使能信號 和移位脈沖下，按位傳輸，高位在前，低位在后。如下圖所示，在sclk的下降沿上數據改變，上升沿一 位數據被存入移位寄存器。rising edge modeljsclkspi接口沒冇指定的流控制，沒冇應答機制確認是否接收到數據spi協議心得spi接口時鐘配置心得：在主設備這邊配朮spi接口時鐘的時侯一定要弄淸楚從汝備的時鐘要求，因為主設備這邊的時鐘極性和相位都足以從設備為 基準的。因此在時鐘極性的配置上一定嬰搞清楚從設備是在時鐘的上升沿還是下降沿接收數據,是在時鐘的下降沿還是上升沿輸出數據o 但耍注總的是，由于主設備的