SPI概述

简介

  • SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写,是一种高速的,全双工,同步的通信总线。
  • SPI是由Motorola公司开发,用于在主设备和从设备之间进行通信,常用于与闪存、实时时钟、传感器以及模数转换器等进行通信。
  • SPI以主从方式工作,通常有一个主设备和一个或者多个从设备。主设备和从设备之间一般用4根线相连,它们分别是:
    • SCLK – 时钟信号,由主设备产生;
    • MOSI – 主设备数据输出,从设备数据输入;
    • MISO – 主设备数据输入,从设备数据输出;
    • CS – 片选,从设备使能信号,由主设备控制。
  • 一个主设备和两个从设备的连接示意图如图1所示,Device A和Device B共享主设备的SCLK、MISO和MOSI三根引脚,Device A的片选CS0连接主设备的CS0,Device B的片选CS1连接主设备的CS1。

图 1 SPI主从设备连接示意图。

SPI概述 - 图1

  • SPI通信通常由主设备发起,通过以下步骤完成一次通信:
  1. 通过CS选中要通信的从设备,在任意时刻,一个主设备上最多只能有一个从设备被选中。
  2. 通过SCLK给选中的从设备提供时钟信号。
  3. 基于SCLK时钟信号,主设备数据通过MOSI发送给从设备,同时通过MISO接收从设备发送的数据,完成通信。
  • 根据SCLK时钟信号的CPOL(Clock Polarity,时钟极性)和CPHA(Clock Phase,时钟相位)的不同组合,SPI有以下四种工作模式:
    • CPOL=0,CPHA=0 时钟信号idle状态为低电平,第一个时钟边沿采样数据。
    • CPOL=0,CPHA=1 时钟信号idle状态为低电平,第二个时钟边沿采样数据。
    • CPOL=1,CPHA=0 时钟信号idle状态为高电平,第一个时钟边沿采样数据。
    • CPOL=1,CPHA=1 时钟信号idle状态为高电平,第二个时钟边沿采样数据。
  • SPI接口定义了操作SPI设备的通用方法集合,包括:
    • SPI设备句柄获取和释放。
    • SPI读写: 从SPI设备读取或写入指定长度数据。
    • SPI自定义传输:通过消息传输结构体执行任意读写组合过程。
    • SPI设备配置:获取和设置SPI设备属性。

SPI概述 - 图2说明: 当前只支持主机模式,不支持从机模式。

接口说明

表 1 SPI驱动API接口功能介绍

功能分类

接口名

描述

SPI设备句柄获取释放接口

SpiOpen

获取SPI设备句柄

SpiClose

释放SPI设备句柄

SPI读写接口

SpiRead

读取指定长度的数据

SpiWrite

写入指定长度的数据

SpiTransfer

SPI数据传输接口

SPI设备配置接口

SpiSetCfg

根据指定参数,配置SPI设备

SpiGetCfg

获取SPI设备配置参数

SPI概述 - 图3说明: 本文涉及的所有接口,仅限内核态使用,不支持在用户态使用。