再学 SPI ——（一）SPI片选信号

前言：

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1. 简述

前面也就 SPI 的通信进行过基础的学习，针对的是标准 4 线的 SPI ，近期因为芯片资源有限，不得不使用一根片选 CS 去控制两个 SPI 从设备，在这个过程中，也重新对 SPI 的通信细节有了进一步的了解与认识，还是觉得有必要记录下来，以供查询和学习，也是对 SPI 通信协议的进一步理解。

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2. 定义：

CS: （SS, S̅S̅, SSEL, CS, C̅S̅, CE, nSS, /SS, SS#） Slave Select (often active low, output from master)。

CS: SPI从设备是否被选中的，只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此 SPI 从设备的操作才有效。

通常使用如下图：一个从设备分配一根 SPI 的片选 CS 信号：

3. CS 信号的有效性

SS: Slave Select (often active low, output from master)。常见的 SPI 从设备的片选信号为低电平选中设备，高电平释放设备。

3.1 时序：

3.2 程序

void Flash_WriteEnable(void)
{FLASH_CS_LOW;Spi_WriteByte(FLASH_WRITE_ENABLE_CMD);//开启写使能FLASH_CS_HIGH;
}

3.3 数据通信

一般读写数据的流程如上图所示，依次是：指令——>地址——>数据。一些设备如：I2C 还具有应答信号。

当 SPI 从设备的片选信号选中后，通信开始，SPI 总线上开始有数据，空闲状态的总线（CS、SCK、MOSI、MISO）是确定的高或者低电平。

3.4 CS片选有效性

3.4.1 OLED、LCD12864等设备，可直接接地，或者通过下拉电阻接地

数据手册：

3.4.2 SPI Flash，命令执行前需要有一个从高到低的状态变化，不可直接接地

因为 Flash CS 的状态在通信过程中是变化的，只有在执行 SPI 通信的时候为低，其余是高电平，所以示波器看到的是高低电平之间的变化（Flash 的读写）。若直接接地，CS 状态无法改变，通信失败。

4. 一个CS 控制两个 SPI Slave

从 SPI 的通信协议，我们知道 SPI 总线上的多个 Slave 之间是互斥、分时通信的，即同一时刻只能有一个设备有效，根据这种思路，当需要一个 CS 信号控制两个 Spi Slave 的时候，我们可以在 CS 的控制线上增加一个非门，这样就将两个设备的通信时间区分开了，一个高，另一个低。当然，GPIO 富余的时候，一个设备一个 CS 是简单方便的。

4.1 非门选择

4.1.1 可以用一个逻辑器件实现，非门芯片

4.1.1 简单的可用一个三极管或 MOS 管实现非门逻辑，此处采用 NMOS 实现，如下图：

5. 注意

当一起 SPI 从设备的 CS 被选中后，SPI 的总线上时钟、数据开始启动，要留意这种一个 CS 控制两个设备的情况，防止切换过程中数据被改写。
对于需要提供一个电平跳变的 SPI 从设备，可以在软件中进行设置，如下：

void SPI_SlaveEnable(void)
{FLASH_CS_HIGH;FLASH_CS_LOW;
}

参考：

1.Serial Peripheral Interface (SPI)