QSPI 什么是QSPI SPI和QSPI异同

Posted 2022-10-14 Z小旋

什么是SPI

SPI 协议是摩托罗拉公司开发的协议，SPI 的英文全称为 serial Perripheral Interface，翻译过来 就是“串行外围设备接口”，属于一种高速全双工的通信，广泛的用于 MCU 与 ADC、flash 等外 部设备（外围设备）的通信。

实际上，SPI的协议分了很多种，包括：Standard SPI(标准SPI)、Dual SPI(双线 SPI)和Quad SPI(四线 SPI) 等

只不过我们平时最常用的是Standard SPI标准SPI

关于Standard SPI的介绍，可以查看
《SPI原理超详细讲解—值得一看》

这篇博文，具体的就不再阐述了

通常我们说的SPI就是Standard SPI，有4根信号线，分别为CLK、CS、MOSI和MISO。数据线工作在全双工

• CS(SS)：为片选线，用于传输片选信号，选择通信的从机，主机会与被选中 的从机进行通信，每一个从机都有一个独立的片选线
• CLK (SCK)：同步时钟信号线，用于传输同步时钟信号，所有从机公用一条线
• MOSI：Master out slave in，主机发送数据，从机接收数据。
• ·MISO：Master in slave out，主机接收数据，从机发送数据。

为什么要双线SPI和四线DPI

通过对SPI的基本了解，我们知道SPI是全双工的，即同一时刻下可以发送数据，也可以接收数据，但是对于一些SPI设备而言，其并不需要全双工，反而需要更快的速度，比方说Flash存储芯片，大部分情况下都是单独存储数据，然后读取数据，所以速度就成了一个很重要的指标，

为此推出了Dual SPI(双线 SPI)，就是 MOSI、MISO 同时朝一个方向发送数据，单次可以同时传输两 bit这样一个时钟周期内就能传输2个bit数据，加倍了数据传输的速度，

而Quad SPI(四线 SPI) ，时为四线半双工，增加了两个数据引脚线IO2、IO3，此时IO0、IO1、IO2、IO3 引脚被用于向同一个方向传输数据，单次 可传输 4bit

SPI FLASH

用我们常用的W25Qxxx flash芯片来做一个举例

芯片的引脚说明图：

每个引脚的详细描述如下：

• Chip Select(/CS)： 片选信号Chip Select(/CS)的作用是使能或者不使能设备的操作，当CS为高时，表示设备未被选中，串行数据输出线(DO或IO0，IO1，IO2，IO3)均处于高阻态，当CS为低时，表示设备被选中，主机可以给Flash发送数据或从Flash接收数据。

• DO(MISO) Data Out：Standard SPI(标准SPI)下，从机发送数据到主机,
  在Dual SPI(双线 SPI)中作为IO1输出

• Write Project(/WP)：WP信号低电平有效，低电平时SPI不接收数据，高电平时SPI可以接收数据。在Quad SPI(四线 SPI) 中作为IO2输出

• GND： SPI的接地引脚

• DI(MOSI) Data In: Standard SPI(标准SPI)下，从机接收主机发送过来的数据，
  在Dual SPI(双线 SPI)中作为IO0输出

• CLK： 同步时钟信号线，用于传输同步时钟信号

• HOLD(/HOLD) RESET ： HOLD信号的作用是暂停Flash的操作。当HOLD信号为低，并且CS也为低时，串行输出信号DO将处于高阻态，串行输入信号DI与串行时钟信号SCLK将被Flash忽略。当HOLD拉高以后，QSPI Flash的读写操作能继续进行。

• VCC: FLASH的电源

注意下面的两个Notes：

1. IO0和IO1用于标准和双SPI指令
2. IO0-和IO3用于四线SPI指令，/WP&/HOLD（or/RESET）功能仅可用于标准/双SPI。

总结下就是：

• Standard SPI（标准 SPI）
  标准 SPI，常用的也是标准 SPI。 flash 使用标准 SPI 来通信时，所用的引脚为 CLK（SCK）、/CS（NSS）、DI（MOSI）、DO （MISO）、/WP、/Hold，/表示低电平有效。 DI：flash 数据输入，向 flash 写数据。 DO：从 flash 读取数据，数据从 flash 向外输出 在标准 SPI 下，SPI 是全双工的，MOSI、MISO 分别负责不同方向的传输。
  
• Dual SPI（双线 SPI）
  flash 使用双线 SPI 时（双线半双工），就是 MOSI、MISO 同时朝一个方向发送数据，单 次可以同时传输两 bit。此时 MOSI 和 MISO 则被改称为 IO0 和 IO1，CS 和 CLK、WP 和 Hold 的 作用不变。
  
• QUAD SPI 四线 SPI
  此时为四线半双工，IO0、IO1、IO2、IO3 引脚被用于向同一个方向传输数据，单次 可传输 4bit，此时 MOSI 和 MISO 为 IO0、IO1，而 WP、HOLD 会被用作 IO2、IO3，至于 CS 和 CLK 的作用不变。‘

当然，在FLASH的手册中，还提到了一个QPI

QPI 与 QUAD SPI 基本差不多，但是在使用数据线传输指令和数据时，各自的用法略有差异