Synchronous Serial Port 协议详解
1、简介Synchronous Serial Port (SSP) ，基于下图文档的设计标准
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/eda1b7029574445d825307ff55e40cfe.png
1.1、包罗3种数据帧格式：
[*]a Motorola SPI-compatible interface（以下简称SPI）
[*]a Texas Instruments synchronous serial interface（简写SSI，以下简称SSP格式）
[*]a National Semiconductor Microwire interface（以下简称Microwire）
1.2、共同点：
[*]都用4根线，CS、TXD、RXD、CLK
[*]都有master和slave模式
1.3、差异点：
[*]SSP的CS由一个时钟周期的高电平脉冲表现开始，SPI和Microwire的CS是拉低有效，SSP的章节会详细展开
[*]SPI比SSP和Microwire更为灵活，相位、极性可配，SPI的章节会详细展开
[*]Microwire必要设置方向，告知发送照旧吸取；SSP和SPI，写数据寄存器就是发送，读数据寄存器就是吸取；SPI的章节会详细展开
2、SPI（Motorola SPI-compatible interface）
[*]SPI是一种同步的全双工通信协议，TXD和RXD可以同时工作。
[*]时钟由主机产生。
[*]支持一个master对多个slave，CS拉低控制哪个slave被选中。
[*]支持各种bit宽度的帧格式，一帧一般小于即是32bit。
[*]有多种工作模式，只发、只收、同时收发等。
[*]时钟极性和相位可设置，极性决定空闲时CLK的电平高低，相位决定第几个时钟沿采样数据
2.1、毗连线
[*]CS：片选线，也叫SS，拉低后开始传输，拉高后结束传输，支持发多帧数据时CS一直拉低，支持每帧以CS拉低开始CS拉高结束
[*]CLK：时钟由master提供，支持的频率很宽泛
[*]TXD：发送脚，又名MOSI，master输出脚接slave输入脚。TXD接对测设备RXD。
[*]RXD：吸取脚，又名叫MISO，master输入脚接slave输出脚。RXD接对测设备TXD。
对接方式如下图：
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/f651fbe9d7ef4915a215a66b61f2b25d.png#pic_center
2.2、传输模式
（1）、只发不收
[*] 只用到TXD，CS和CLK这3根线，顾名思义，只发送数据，不吸取数据
[*] 控制LCD屏幕，会用到只发不收模式，LCD屏只吸取控制命令数据。
[*] 例如下图，发送1帧数据，0x15BF的数据宽度为13bit
[*] 注意：数据一般是先发送高位，有些控制器巨细端可配
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/900ab04c5d8f4743af4c3374c7f761ce.png#pic_center
（2）、同时收发
[*]4根线都会用到，发送数据的同时也在吸取数据
[*]控制FLASH、EEPROM，会用到此模式。FLASH吸取到命令后延时一段时间，才会返回真实的数据，所以master必要发几帧无效的数据，等候slave返回真实值。
[*]例如下图，读FLASH设备ID，发送1帧命令+4帧dummy，吸取5帧数据，数据宽度为8bit
[*]发送数据为：0xAB、0xFF、0xFF、0xFF、0xFF（命令：0xAB）
[*]吸取的数据为：0xFF、0xFF、0xFF、0xFF、0x17（FLASH ID：0x17）
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/0d1197bcee984561965ea3754d541cb2.png#pic_center
（3）、只收不发
[*]只用到RXD，CS和CLK这3根线，只吸取数据，不发送数据
[*]比如作为slave模式时，只吸取master发来的数据
[*]波形和只发不收模式雷同，master的TXD接到slave的RXD
2.3、CS的多种实现方式
（1）、用GPIO模式CS脚
[*]有些SPI控制器规定，在TXFIFO发空后，CS会被拉高，CLK时钟也会停止。对于FLASH这种器件，必要先发送死令，再吸取数据的需求就不能满足，不可能TXD一直在发送dummy byte，尤其是读大量数据时。那么CS就可以复用成GPIO功能，或用别的一个GPIO代替。
[*]必要CS拉低时，GPIO输出低
[*]必要CS拉高时，GPIO输出高
[*]这必要熟读FLASH手册，且软件操作相对复杂
[*]例如ST的示例代码，就是用GPIO模仿CS，可以得到同时收发模式的波形：
u32 SPI_FLASH_ReadDeviceID(void)
{
u32 Temp = 0;
/* GPIO 输出低，Select the FLASH: Chip Select low */
SPI_FLASH_CS_LOW();
/* Send "RDID " instruction */
SPI_FLASH_SendByte(W25X_DeviceID);
SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
/* Read a byte from the FLASH */
Temp = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
/* GPIO 输出高，Deselect the FLASH: Chip Select high */
SPI_FLASH_CS_HIGH();
return Temp;
}
（2）、SPI自带的CS功能
[*]缺点TXFIFO发空后CS就拉高了
[*]连续发送多个数据之后（在TXFIFO阈值内），再查询TXFIFO满状态，保证一直有数据可发
[*]通常这种方式只实用于同时收发模式，发送的同时也把数据收了。
[*]不肯定能保持一直拉低的效果，必要抓波形确认。
[*]下图是CS每帧都拉高的情况：
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/c10cb457490047fd8cb2f8e6db0e4e60.jpeg#pic_center
[*]大概使用DMA，事先把全部数据都准备好，一次性发完，就可以保证CS一直拉低。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/1fce16ce4e20485b83e5f3c2117e516e.png#pic_center
2.4、SPI的相位和极性
[*]CPOL，clock polarity，极性，决定空闲时CLK电平高低
[*]CPHA，clock phase，相位，决定第几个时钟沿采样数据，有2种相位情况
（1）、第1个时钟沿采样，第2个时钟沿数据正在改变
（2）、第1个时钟沿数据正在改变，第2个时钟沿采样
[*]至于第1个时钟沿是上升沿照旧降落沿，由时钟极性决定
[*]采样数据时，数据线上的电平值是稳定的，高电平表现1，低电平表现0
[*]发送数据时，数据正在发生改变，由0变1，或1变0
（1）、CLK空闲时为高电平，第1个时钟沿采样数据
[*]下图的CS空闲时为高电平
[*]第1个时钟沿（上升沿）采样数据，第2个时钟沿（降落沿）数据正在改变
[*]后续数据都是按上升沿采样，降落沿数据改变
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/8de6fe417342471493c8df5a7b5b5a01.png#pic_center
（2）、CLK空闲时为低电平，第1个时钟沿采样数据
[*]第1个沿为上升沿，第2个沿为降落沿
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/6ce5e3c3dc0a4124b7be22f16ecd7660.png#pic_center
（3）、CLK空闲时为高电平，第2个时钟沿采样数据
和（1）雷同，只是变成了第2个时钟沿采样数据
（4）、CLK空闲时为低电平，第2个时钟沿采样数据
和（2）雷同，只是变成了第2个时钟沿采样数据
3、SSP（Texas Instruments synchronous serial interface）
[*]特性和SPI雷同
[*]相位和极性是固定的不可选
[*]最显著的差异点是，SSP的片选信号为脉冲信号，高有效。一个时钟周期的高电平表现传输开始，接下来CS会拉低，接着发送数据。
[*]下图可以直观的相识SSP的传输原理
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/491d3d7d5c334ea084a23a60c32778c0.png#pic_center
[*] 实在有点特别，逻辑分析仪没有解析的方法，不过也不复杂
[*] CS先发一个周期高电平，发送完一帧数据，CS再发一个周期高电平，再发下一帧数据
[*] 下图表现帧结束的波形，CS保持低电平状态：
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/aad14143b7ed4d51928b6d19d3d3ff27.png#pic_center
4、Microwire（National Semiconductor Microwire interface）
[*]相对于SSI和SSP来说，Microwire只是半双工协议，不能同时收发
[*]波形和SPI雷同
[*]TXD发送期间，RXD无效
[*]RXD吸取期间，TXD无效
[*]从功能上来说和用SPI控制FLASH一样，必要先发命令，再发数据或吸取数据
[*]发完命令再吸取数据，会有一个dummy bit的等候时间才采样RXD数据
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/66b19acd3f6245fcb27099b4ff1bfcc4.png#pic_center
[*]和SPI的同时收发模式对比，Microwire先发送控制命令0xAB，再吸取4个字节，也能读到FLASH ID
[*]Microwire因为会延后1个dummy bit才采样RXD数据的原因，数据做如下说明：
波形上显示读到的数据为： 0xFF、0xFF、0xFF、0x17
实际FIFO读到的数据为： 0xFF、0xFF、0xFE、0x2E
FIFO的数据需要往右移动1位才是FLASH ID值：0x2E >> 1 = 0x17
[*]支持Microwire协议的设备，吸取到命令后，默认延后1个dummy bit才返回数据。但FLASH一般不会，用Microwire控制flash，必要对FIFO数据做移位操作。
5、slave模式说明
[*] 上述章节描述的都是master模式下的功能，slave模式和master雷同，但也有必要注意的地方
[*] slave支持只收、同时收发等模式
[*] 因为CLK由master提供，必要2端共同传输。slave吸取到数据之后，才会往外发送数据，所以会有1~2个dummy byte的延迟，master才会收到数据。详细延迟多少，可以抓波形确认。
[*] 例如SSP帧格式，2个控制器master、slave都设置为同时收发模式，下图为2端交互的波形
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/f49358ab091c4e6d9293de18546423d6.png#pic_center
[*] 上图可以看到，master在发完0xFF之后，slave才开始发送第1个数据0x00，是为了完成同步，所以多发了一个0xFF，那么为了末了不丢数据，也要多吸取一个字节
[*] 例如收发256个字节：
master向slave发送0x00 ~ 0xFF，依次加1
slave向master发送0xFF ~ 0x00，依次减1
[*]假如不做同步，只收发256个字节，master吸取slave发来的数据时，会出现前2个字节都为0，末了还有2个字节充公完的情况：
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/565b58c564a14cbd80241afc735d9ee4.png#pic_center
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