一文搞懂spi协议4种模式时序 |
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我做产品的时候,最怕就是做IIC和SPI的通信。 这两种协议时序哪怕是延时时间有误差,都有可能导致通信不上。 出现问题的时候,如果没设备也很难排查问题到底出在哪里。 有时候这个产品写好的时序程序,换一个单片机用同一个程序移植过去就不行了。 而且很多公司都没有设备可以调试这些协议,大多数时候都是完全靠蒙。 今天就拿新手比较头痛的SPI来进行时序图的分析和讲解,看不懂你打我! 我记得第一次SPI通讯的时候,完全是照抄网络上的程序,因为芯片手册的时序图看起来太可怕了,根本看不懂。 后面各种模拟时序写多了,才有了经验,然后用经验去理解数据手册以及网络上的教程。 很多新手看各种数据手册和教程被吓到了,其实很多时候不是你的问题,而是数据手册和教程写的太学术化了。 举个例子,就像SPI协议用CPOL和CPHA真值表来选择不同的模式。 因为在很多SPI接口芯片的数据手册根本没提CPOL和CPHA这两个东西,那要怎么知道芯片的通讯模式? 其实是要我们自己根据芯片手册的时序图去分析模式的,而不会直接告诉你是用的哪个模式。 所以在看时序之前,我们先要了解CPOL和CPHA到底有啥区别。 CPHA是用来控制数据是在第一个跳变沿还是第二个跳变沿采集的。 通过上图可以看到: CPHA=0的时候,数据是在第一个跳变沿的时候就会被采集。 CPHA=1的时候,数据是在第二个跳变沿的时候才会被采集。 那问题来了,到底是上升沿还是下降沿采集? 这个就由CPOL来决定了: CPOL=0的时候是上升沿采集。 CPOL=1的时候是下降沿采集。 除此以外,CPOL还决定了我们时钟线SCLK空闲时的状态。 CPOL=0的时候表示SCLK在空闲时为低电平。 CPOL=1的时候表示SCLK在空闲时为高电平。 Ok,明白了这个,我们再分析4种模式的时序图。 1. 模式0(CPOL=0 CPOL=0) CPOL = 0:时钟线空闲时是低电平,第1个跳变沿是上升沿,第2个跳变沿是下降沿 CPHA = 0:数据在第1个跳变沿(上升沿)采样 时序图如下: 2. 模式1(CPOL=0 CPOL=1) CPOL = 0:空闲时是低电平,第1个跳变沿是上升沿,第2个跳变沿是下降沿 CPHA = 1:数据在第2个跳变沿(下降沿)采样 时序图如下: 3. 模式2(CPOL=1 CPOL=0) CPOL = 1:空闲时是高电平,第1个跳变沿是下降沿,第2个跳变沿是上升沿 CPHA = 0:数据在第1个跳变沿(下降沿)采样 时序图如下: 4. 模式3(CPOL=1 CPOL=1) CPOL = 1:空闲时是高电平,第1个跳变沿是下降沿,第2个跳变沿是上升沿 CPHA = 1:数据在第2个跳变沿(上升沿)采样 时序图如下: 这样看是不是对4种模式的区别比较清晰了? 下面,我们再拿OLED的驱动芯片SSD1306的时序图来作为实战讲解。 SSD1306的4线SPI通讯时序如下: 从这个时序图可以看出几个关键点: 1. 在发送数据之前,要把CS引脚拉低。 2. D/C一般是用来控制发送命令还是数据的。 3. 数据在第二个SCLK跳变开始传输。 4. 数据在SCLK上升沿的时候进行传输,每次发送一个Bit,高位在前。 所以,由这个时序图可以判断出来,用的是SPI模式3的通讯方式。 知道这个之后,你就知道单片机的硬件SPI模式要怎么配置了(下图以STM32为例)。 ok,今天由于时间关系,先写到这里,如果赞多的话再回来更哦~ 最后彩蛋时间!!! 最近有同学跟我要单片机的资料,我特意花一个月时间,总结了我10年产品研发经验,收集了这份史上最良心、最硬核、最实用的「单片机入门到高级教程+工具包+22个热门项目」,无偿分享给大家。 资料包几乎覆盖了C语言、单片机、模电数电、原理图和PCB设计、单片机高级编程等等,非常适合初学者入门和进阶。 除此以外,再含泪分享我压箱底的22个热门开源项目,包含源码+原理图+PCB+说明文档,让你迅速进阶成高手! 据说有小伙伴靠这份顺利入职BAT,所以一定要保存起来好好学习! 后期我也会组建一些技术交流群,让大家能认识更多的大佬,有个好的圈子,你对行业的认知将在最前沿。 大家想要上面「单片机入门到高级教程工具包 + 进入单片机交流群」,可以点击下方⬇️卡片看文章开头领取。 或者可以找「无际单片机」,全网同名的。 下面是更多无际原创的个人成长经历、行业经验、技术干货。
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