SPI、DSPI、QSPI 笔记

1 前言

复习下，SPI、DSPI、QSPI 对应的接口时序，并作笔记。

2 SPI

2.1 简介

SPI（Serial Peripheral Interface），是一种同步串行通信协议，用于在微控制器与各种外围设备进行全双工通信，它是一种全双工通讯协议，意味着数据可以同时在两个方向上传输。它是由摩托摩拉公司设计。

SPI 协议通常由一个主设备（主机）和一个或多个从设备（从机）组成。主设备负责发起通信并控制数据传输的时序，而从设备则被动地响应主设备的指令并提供数据。

2.2 接口

SPI 通信涉及四条线：

1. SCLK：串行时钟（Serial Clock），由主设备产生，用于同步数据传输。
2. MOSI：主出从入（Master Out Slave In），用于从主设备向从设备传输数据。
3. MISO：主入从出（Master In Slave Out），用于从从设备向主设备传输数据。
4. SS（或CS）：片选（Slave Select），主设备用来选中特定的从设备进行通信。

SPI 协议的工作方式是通过主设备产生时钟信号来同步数据传输。主设备通过 SCLK 线产生时钟脉冲，每个时钟脉冲对应一个数据位的传输。在每个时钟脉冲期间，主设备将一个数据位发送到 MOSI 线上，同时从设备将一个数据位发送到 MISO 线上。通过这种方式，主设备和从设备可以同时传输数据。

2.3 时序

2.3.1 读时序

2.3.2 写时序

2.4 模式

认识四种模式前，需要先了解两个概念：

• Clock Polarity - 时钟极性，用来描述 SCLK 时钟信号空闲状态的电平，0：低电平 1：高电平。
• Clock Phase - 时钟相位，一个时钟周期会有 2 个跳变沿，相位用来规定 SCLK 时钟信号是第一个跳变沿有效还是第二个跳变沿有效，0：第一个跳变沿 1：第二个跳变沿。

MODE	CPOL(Clock Polarity)	CPHA(Clock Phase)	NOTE
mode 0	0	0	SCLK 空闲电平为低并且相位是一个跳变沿有效，那么说明是上升沿有效
mode 1	0	1	SCLK 空闲电平为低并且相位是二个跳变沿有效，那么说明是下降沿有效
mode 2	1	0	SCLK 空闲电平为高并且相位是一个跳变沿有效，那么说明是下降沿有效
mode 3	1	1	SCLK 空闲电平为高并且相位是二个跳变沿有效，那么说明是上升沿有效

3 DSPI

3.1 简介

DSPI（Dual Serial Peripheral Interface），是 SPI 的一种扩展，在不使用 SPI 全双工性质的情况下，扩展使用半双工配置的两个数据引脚，在每个时钟周期发送两位。

它将 MOSI 线变成 SIO0、MISO 变为 SIO1，分别携带偶数位和奇数位，例如 SIO0 携带每个字节的位 6、4、2 和 0，SIO1 携带字节的位 7、5、3 和 1。

3.2 接口

DSPI 通信涉及四条线：

1. SCLK：串行时钟（Serial Clock），由主设备产生，用于同步数据传输。
2. SIO0(MOSI)：Data Input Output 1。
3. SIO1(MISO)：Data Input Output 2。
4. SS（或 CS）：片选（Slave Select），主设备用来选中特定的从设备进行通信。

3.3 时序

上述流程为：

CS 拉低 -> 发送指令(3B) -> 发送地址(A0-A23，24 位地址) -> 等待 8 个空指令周期 -> 数据阶段，开始双线发送任意数量字节

4 QSPI

4.1 简介

QSPI（Quad Serial Peripheral Interface），同样是 SPI 的扩展，进一步的提高了传输速度，数据可以通过四条数据线同时传输，因此，在每个时间周期可以传输四个数据位。

4.2 接口

QSPI 通信涉及六条线：

1. SCLK：串行时钟（Serial Clock），由主设备产生，用于同步数据传输。
2. IO0，IO1，IO2，IO3：四条 Input Output Data 线。
3. SS（或 CS）：片选（Slave Select），主设备用来选中特定的从设备进行通信。

4.3 时序

上述是一个典型的 QSPI 时序，工作模式切换到 QSPI 四线模式后，大致流程如下：

指令(Instruction) + 地址(Address) + 扩展信息(Alt) + Dummy Clock(空闲周期) + 数据(Data) 。