SPI数据发送与接收机制（共6页pdf教程下载）
SPI 是一个环形总线结构，以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个 从设备，需要至少 4 根线(单向传输时，3 根线也可以），由ss（cs）、sck、sdi、sdo 构成， 其时序其实很简单，主要是在 sck 的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换，允许 MCU 以全双工的同步串行方式。只规定了每一帧数据如何传输，并未对帧结构的组成做介绍。
两个 SPI 设备之间通信必须由主设备来控制次设备。一个主设备可以通过提供 Clock 以 及对从设备进行片选(SlaveSelect/ss)来控制多个从设备，SPI 协议还规定从设备的 Clock 由 Master 设备通过 SCK 管脚提供给从设备，从设备本身不能产生或控制 Clock，没有 Clock 则从设备不能正常工作。
Master 设备会根据将要交换的数据来产生相应的时钟脉冲(ClockPulse)，时钟脉冲组成 了时钟信号(Clock Signal)，时钟信号通过时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)控制着两个 SPI 设备间何时数据交换以及何时对接收到的数据进行采样，来保证数据在两个设备之间是同步 传输的。
SPI 设备间的数据传输之所以又被称为数据交换，是因为 SPI 协议规定一个 SPI 设备不 能在数据通信过程中仅仅只充当一个"发送者(Transmitter)"或者"接收者(Receiver)"。在每个 Clock 周期内，SPI 设备都会发送并接收一个 bit 大小的数据，相当于该设备有一个 bit 大小 的数据被交换了。
一个从设备要想能够接收到 Master 发过来的控制信号，必须在此之前能够被 Master 设 备进行访问(Access)。所以，Master 设备必须首先通过 SS/CSpin 对从设备进行片选，把想要 访问的从设备选上。
接收到的数据没有被读取，那么这些已经接收完成的数据将有可能会被丢弃，导致 SPI 物理 模块最终失效。因此，在程序中一般都会在 SPI 传输完数据后，去读取 SPI 设备里的数据， 即使这些数据(Dummy Data)在我们的程序里是无用的。
SSPBUF（Synchronous Serial Port Buffer），泛指 SPI 设备里面的内部缓冲区，一般在物 理上是以 FIFO 的形式，保存传输过程中的临时数据；
Controller，泛指 SPI 设备里面的控制寄存器，可以通过配置它们来设置 SPI 总线的传输 模式。
通常情况下，我们只需要对上图所描述的四个管脚(pin)进行编程即可控制整个 SPI 设备 之间的数据通信：SCK，Serial Clock，主要的作用是 Master 设备往从设备传输时钟信号， 控制数据交换的时机以及速率；
SS/CS，Slave Select/Chip Select，用于 Master 设备片选从设备，使被选中的从设备能够 被 Master 设备所访问；
SDO/MOSI，Serial Data Output/Master Out Slave In，在 Master 上面也被称为 Tx-Channel， 作为数据的出口，主要用于 SPI 设备发送数据；
SDI/MISO，Serial Data Input/Master In Slave Out，在 Master 上面也被称为 Rx-Channel， 作为数据的入口，主要用于 SPI 设备接收数据；
CPOL：时钟极性，表示 SPI 在空闲时，时钟信号是高电平还是低电平。若 CPOL 被设 为 1，那么该设备在空闲时 SCK 管脚下的时钟信号为高电平。当CPOL 被设为 0 时则正好 相反。
CPHA：时钟相位，表示 SPI 设备是在 SCK 管脚上的时钟信号变为上升沿时触发数据 采样，还是在时钟信号变为下降沿时触发数据采样。若 CPHA 被设置为 1，则 SPI 设备在时 钟信号变为下降沿时触发数据采样，在上升沿时发送数据。当 CPHA 被设为 0 时也正好相 反。
SSPSR 是 SPI 设备内部的移位寄存器(ShiftRegister)。它的主要作用是根据 SPI 时钟信号 状态 ， 往 SSPBUF 里 移入或者 移出数据 ， 每次移动的 数据大小由 Bus-Width 以及 Channel-Width 所决定。
Bus-Width 的作用是指定地址总线到 Master 设备之间数据传输的单位。 例如，我们想要往 Master 设备里面的 SSPBUF 写入 16Byte 大小的数据：首先，给Master
设备的配置寄存器设置 Bus-Width 为 Byte；然后往 Master 设备的 Tx-Data 移位寄存器在地 址总线的入口写入数据，每次写入 1Byte 大小的数据(使用 writeb 函数)；写完 1Byte 数据之 后，Master 设备里面的 Tx-Data 移位寄存器会自动把从地址总线传来的 1Byte 数据移入 SSPBUF 里；上述动作一共需要重复执行 16次。
Channel-Width 的作用是指定 Master 设备与从设备之间数据传输的单位。与 Bus-Width 相似，Master 设备内部的移位寄存器会依据 Channel-Width 自动地把数据从 Master-SSPBUF 里通过 Master-SDO 管脚搬运到从设备里的 Slave-SDI 引脚，Slave－SSPSR 再把每次接收的 数据移入 Slave-SSPBUF 里。
通常情况下，Bus-Width 总是会大于或等于 Channel-Width，这样能保证不会出现因 Master 与 Slave 之间数据交换的频率比地址总线与 Master 之间的数据交换频率要快，导致 SSPBUF 里面存放的数据为无效数据这样的情况。
我们知道，在每个时钟周期内，Master 与 Slave 之间交换的数据其实都是 SPI 内部移位 寄存器从 SSPBUF 里面拷贝的。我们可以通过往 SSPBUF 对应的寄存器(Tx-Data/Rx-Data register)里读写数据，间接地操控 SPI 设备内部的 SSPBUF。例如，在发送数据之前，我们 应该先往 Master 的 Tx-Data 寄存器写入将要发送出去的数据，这些数据会被 Master-SSPSR 移位寄存器根据 Bus-Width 自动移入 Master-SSPBUF 里，然后这些数据又会被 Master-SSPSR 根据 Channel-Width从 Master-SSPBUF 中移出，通过 Master-SDO 管脚传给 Slave-SDI 管脚， Slave-SSPSR 则把从 Slave-SDI 接收到的数据移入 Slave-SSPBUF 里 。 与此同时 ，Slave-SSPBUF 里面的数据根据每次接收数据的大小(Channel-Width)，通过 Slave-SDO 发往
Master-SDI，Master-SSPSR 再把从 Master-SDI 接收的数据移入 Master-SSPBUF。在单次数 据传输完成之后，用户程序可以通过从 Master 设备的 Rx-Data 寄存器读取 Master 设备数据 交换得到的数据。
Master 设备 里面的 Controller 主要通过时钟信号(ClockSignal)以及片选信号(SlaveSelect Signal)来控制从
设备。从设备会一直等待，直到接收到 Master 设备发过来的片选信号，然后根据时钟信号 来工作。
Master 设备的片选操作必须由程序所实现。例如：由程序把 SS/CS 管脚的时钟信号拉 低电平，完成 SPI 设备数据通信的前期工作；当程序想让 SPI 设备结束数据通信时，再把 SS/CS 管脚上的时钟信号拉高电平
假设主机和从机初始化就绪：并且主机的 sbuff=0xaa，从机的 sbuff=0x55，下面将分步 对 SPI 的 8 个时钟周期的数据情况演示一遍：假设上升沿发送数据，这样就完成了两个寄存 器 8 位的交换，上面的上表示上升沿、下表示下降沿，SDI、SDO 相对于主机而言的。
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