SPI可以像I2C挂多个设备吗？

最近我看到一些讨论，关于SPI接口是否可以像I2C一样连接多个设备。

简单来说，这就是一主多从的问题。

实际上，SPI是在I2C之后才出现的，因此在设计时就考虑到了这种情况。

本文将介绍一些关于SPI接口的内容。

SPI全称为Serial Peripheral Interface，是一种串行外设接口。

SPI是由摩托罗拉于1985年前后开发的，是一种适用于短距离设备间通信的同步串行接口。

自那时以来，SPI接口已成为许多半导体制造商、特别是微控制器（MCU）和微处理器（MPU）采用的标准。

SPI总线是一种4线总线，通常由一个主设备和一个或多个从设备组成，至少需要使用4根线，但事实上也可以只用3根。

其中：

• MOSI（Master Output Slave Input）是主设备的数据输出，从设备的数据输入。
• MISO（Master Input Slave Output）是主设备的数据输入，从设备的数据输出。
• SCLK（Serial Clock）是时钟信号，由主设备产生。
• SS（Slave Select）是从设备的选择信号，由主设备控制。

上面的SS信号，也可以理解为CS信号，一般是低电平有效，所以也是NSS（非）信号；

CS：Chip Select，片选信号（从设备使能/选择信号），由主设备控制；

一主一从

最基本的SPI通信就是一主一从，比如：一个STM32作为主机，一个W25Q16（SPI Flash）作为从机。还有两个MCU之间进行SPI通信等。

上图例子是主机发送一个字节数据（0x53），从机应答一个字节数据（0x46）。

一主多从

SPI可以一主一从（一个主机，一个从机），但也可以一主多从。一主多从常见有两种连接方式。

A.常规

通常，每个从机都需要一条单独的SS线，要与指定的从机通信，将该从机的SS线设为低电平，并将其余的保持为高电平即可。

B.一条SS信号

某些应用只需要一条NSS即可（比如：移位寄存器），对于这种布局，数据从一个从设备移位到另一个从设备。

SPI数据传输

SPI的通信比较简单，一个时钟传输一位数据（主机 -> 从机，或者从机 -> 主机）。

SPI时钟

理论上SPI的时钟频率可以做到很大，一般几MHz~几百MHz，拿常见的W25Q16来说，SPI最高支持80MHz。

SPI通信速率要结合实际情况，不能超过主机或从机支持的最大时钟频率。

SPI数据

SPI的数据分两个方向：

MOSI：****主机 -> 从机

MISO：****从机 -> 主机

SPI通信有一个“缺点”：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。

可以理解为：不知道是什么时候主机发给从机，什么时候从机发给主机，到底该发多少字节数据等。

此时，需要通信的主机和从机达成约定，一般由主机进行控制读写的操作。

比如下面这个读写SPI Flash数据的操作：

前面1字节是指令，紧接着再3字节（24位）地址，都是由主机发送给从机。之后，主机读取数据（由从机发送出来）。

时钟极性和相位

除了设置时钟频率外，主机还必须配置与数据有关的时钟极性和相位。

CPOL确定时钟的极性，极性可以通过简单的逆变器进行转换。

CPHA确定相对于时钟脉冲的数据位的时序（即相位）。

一般集成有SPI外设的处理器，都有SPI相关的配置寄存器，拿STM32来说，参考手册里面有详细介绍SPI配置的信息。

建议大家结合时序图理解，不要死记硬背。

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