加密芯片SPI通讯的调试

Posted 2021-01-14

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写。是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术，是一种高速的、全双工，同步的通信总线。
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，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：它们是SDI（数据输入）、SDO（数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
（1）SDO/MOSI——主设备数据输出，从设备数据输入；
（2）SDI/MISO——主设备数据输入，从设备数据输出；
（3）SCLK——时钟信号，由主设备产生；
（4）CS/SS——从设备使能信号，由主设备控制。
CS作为片选信号不难理解。当总线上挂有多个从设备时，主机通过控制对应从设备的片选信号，即可选中激活该设备，完成与该设备的通讯。一般片选为低电平时，处于选中状态。
需要说明的是，SPI通信有4种不同的模式，不同的从设备可能在出厂时就是配置为某种模式，这是不能改变的；但我们的通信双方必须是工作在同一模式下，所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来控制我们主设备的通信模式，具体如下：
Mode0：CPOL=0，CPHA=0
Mode1：CPOL=0，CPHA=1
Mode2：CPOL=1，CPHA=0
Mode3：CPOL=1，CPHA=1
时钟极性CPOL是用来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态，时钟相位CPHA是用来配置数据采样是在第几个边沿。
作为特殊应用的加密芯片来说，其SPI通讯大多数采用标准SPI接口协议，但也不乏例外，调试过程中有几点注意：
1、加密芯片作为防盗版功能模块或者是数据加解密模块，大多数需作为SPI从机设备，上位机端作为SPI主机。
2、主机SPI设置成CKPOL=0 ，CKPHA=0。其含义：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。
3、有些加密芯片协议特殊，而且由于SPI没有同步信号功能，所以加密芯片需要借助BUSY引脚来给主机发送通知信号，当BUSY为高电平，允许SPI主设备发送数据，反之允许主机接收数据。
4、BUSY为SPI请求信号。当BUSY拉低时允许SPI主设备读取数据，此时SPI主机端将CS/SS拉低，SPI_CLK产生时钟。
5、芯片发生故障无法正常运行时可通过复位重置。