大家好，我是无量。
在上一章中，我们解释了spi接口的定义。今天，我们将更深入地解释spi协议时序图以及spi的四种模式的用法。
刚接触单片机开发的时候，最怕看时序图，对我来说是陌生的知识。
尤其是SPI和IIC，以前写的程序都是直接抄袭别人的程序，功能实现就够了，从来不研究数据传输的时序。
当时经验还不够，网上搜的资料太学术，看不懂。
经过多次项目，我发现最常用的通信总线是SPI、IIC、USART、CAN和单口通信。
理解越来越深，现在分析时序图就更清楚了。
所以，我经常给用无限单片机编程的同学灌输一种思想。首先，学会使用它。用多了，就会容易深入。
不要在没有经验的时候绊倒，否则会付出很多不必要的时间成本。
接下来，我们进入主题。
一、spi四种模式详解
在讲时序图之前，我们首先要了解spi的四种模式。不同的模式有不同的数据收集方式。
通常，内置SPI功能的MCU上有两个寄存器配置位CPOL和CPHA。
我们以STM32单片机为例，可以用结构成员来配置。
这是由固件库直接配置的，固件库的底层代码也配置相应的寄存器。
让我们介绍一下CPOL和CPHA的用法。
CPOL是确定没有数据传输时时钟信号线SCLK的电平状态。
当CPOL = 0:空空闲时，SCLK保持低电平。
当CPOL = 1:空闲置时，SCLK依然居高不下。
CPHA确定数据位传输是从第一个时钟(SCLK)边沿还是第二个时钟(SCLK)边沿开始。
CPHA=0:数据收集从第一个时钟(SLCK)沿开始。
CPHA=1:数据收集从第二个时钟(SLCK)边沿开始。
好了，理解了CPOL和CPHA的基本概念后，下面两个就开始“合体”了。
CPOL和CPHA结合形成四种SPI模式。
声明:部分图片来自网络，非原创。
更重要的是分析下四种模式的区别。
因为从机指的是使用SPI协议进行通信的芯片，比如w25q64(Flash)芯片，有机发光二极管屏等等。
许多从机没有CPOL和CPHA寄存器设置位。如果你看他们的数据表，你会很疑惑，根本找不到这两个东西。
这些都需要看他们的时序图来分析用的是什么模式。如果模式不对，数据传输就会出现问题。
这就是为什么这个芯片自己写时序可以，换另一个spi通信芯片就不行了。
1。模式0(CPOL=0，CPHA=0)
0模式特征:
Cpol = 0:空空闲时为低电平，第一个跳变沿为上升沿，第二个跳变沿为下降沿。
CPHA = 0:数据在第一个转换沿(上升沿)采样
2。模式1(CPOL=0，CPHA=1)
1模式特征:
Cpol = 0:空空闲时为低电平，第一个跳变沿为上升沿，第二个跳变沿为下降沿。
CPHA = 1:数据在第二个转换沿(下降沿)采样
3。模式2(CPOL=1，CPHA=0)
Cpol = 1:空空闲时为高电平，第一个跳变沿为下降沿，第二个跳变沿为上升沿。
CPHA = 0:数据在第一个转换沿(下降沿)采样
4。模式3(CPOL=1，CPHA=1)
Cpol = 1:空空闲时为高电平，第一个跳变沿为下降沿，第二个跳变沿为上升沿。
CPHA = 1:数据在第二个转换沿(上升沿)采样
不知道大家有没有注意到不同的模式其实是指SCLK空的空闲时间电平状态和数据采样的起点不同
你学业失败了吗？当初就是这些模式让我看起来很傻。
不明白的话从头看。这四种模式是后面分析整体时序图的前提。
二。spi时序图的详细说明
在这里恭喜你，你很快就可以完全破解SPI协议了。
Spi时序图，最好的方法是通过实际应用来学习。
我们以W25Q64为例。这种芯片在SPI通信中起从机的作用，即SPI从机。
一般采用MCU或其他处理器作为主控制器与之通信，SLCK时钟也由主控制器发送。
以下是W25Q64数据读取指令的时序图。我们用这个例子来解释一下如何看时序图。
1。首先确定芯片支持哪种SPI和哪种模式来读写数据
确定采用哪种模式，就是主控制器，也就是MCU端可以确定数据采集模式，主控制器和从机要一致。
从时序图不难发现，W25Q64的数据手册直接告诉你，通信支持SPI模式0和模式3。
芯片的一些数据手册没有告诉你，那你怎么知道用哪种模式的芯片呢？
第一步:通过时序图分析CLK空的空闲电平状态。从上面的时序图可以知道高低电平可以是正确的吧？那我们就以CLK空空闲时低的状态继续分析吧。
第二步:分析DI和DO是在CLK的上升沿还是下降沿采集数据，注意DI代表从机的MISO引脚(W25Q64)，DO代表从机的MoSi引脚(W25Q64)。
我们主要判断CLK在有效数据区是DI和DO的上升沿还是下降沿。
什么是数据有效区？
看上图。红色框中的区域是数据有效区域。
一般通过DI和DO引脚传输数据，所以数据有效区是这两个引脚的此时只能是稳定的高电平或低电平。
有效数据区对应的电平是最终要传输的数据位，低电平代表0，高电平代表1。
传输8位，代表1个字节的数据。
什么是无效数据区？
例如，上面蓝框中的区域是无效数据区，即CLK数据采集时钟此时尚未到来，因此DI和DO引脚的电平可以随意改变。
理解了这两个概念后，我们要重点看DI和DO在有效数据区时，CLK是上升沿还是下降沿。
从上图可以看出，DI和DO在有效数据区时，CLK为上升沿，下降沿时，DI和DO在电平可以任意变化的无效数据区。
通过这种方式，可以分析模式。
首先在上升沿采集数据，然后通过排除法只有模式0和模式3满足条件。
那么CLK空空闲时间应该是低电平，这样只有模式0满足要求。
因此，在知道使用了模式0之后，MCU编写的程序就会知道数据是从CLK的上升沿读取，还是发送，还是从下降沿发送。
2。分析整体时序
要分析时序，首先要熟悉这个时序会实现什么功能。虽然不同函数的定时不同，但是发送数据的顺序和定义也不同。
我们现在分析的时序是从W25Q64闪存芯片读取存储的数据。
我根据CLK脉冲序列，将整个时序分成三部分:
①阅读说明
这里需要注意的是，读指令数据是在W25Q64的DI引脚产生的，DI相当于W25Q64的MISO，即接收主控制器(通常是单片机)发送的数据。
因此，该读取指令(0x03)由MCU发送至W25Q64 。
0x03分为8位，在DI线上传输，CLK的每个上升沿传输1位。
②24位地址
发送完读取指令后，MCU继续发送24位内存地址，相当于W25Q64要读取哪个内存地址。
这个数据是由MCU程序决定的，所以不是固定的。可以看到，数据位可以是高电平，也可以是低电平。
③ MCU接收数据
这时通信双方的角色发生了变化，单片机成为数据接收方，W25Q64成为数据发送方。
因为数据是从W25Q64的DO，也就是W25Q64的MOSI引脚发出的。
通过这个时序，MCU可以读取存储在W25Q64指定地址的数据。
如果你是我们无限微控制器编程的学生，对文章不太理解，可以给我反馈。如果反馈的人多，可以现场讲解，如果人少，可以有针对性的一对一远程电话讲解。
三。MCU程序注意
51单片机一般没有内置SPI模块，所以整个序列需要自己编写程序来模拟，简称模拟SPI。
而STM32单片机一般内置SPI，不需要自己编写程序模拟时序，可以直接应用。
但是，如果使用内置的SPI，有一个很容易被忽略的细节，就是在读取数据的时候，要先发送一个字节的任意数据，然后再读取一个字节。
发送一个字节的任意数据以在CLK总线上产生一个时钟，从而为从机SPI信号提供时钟，从机SPI本身不会产生CLK信号。
例如，我下面的数据读取功能:
如果你能理解这一步，你就基本上对SPI协议有了透彻的理解。
不管从机怎么改，比如把W25Q24换成有机发光二极管屏，计时原理都是一样的，只是相关指令和寄存器不一样。
如果对你有帮助，请帮我安排一个三方聚会~
