继上一篇关于 i.MX RT 的基本常用外设 LPI2C 的解析，这篇博文就带大家看看 i.MX RT 的 LPSPI。
SPI（Serial Peripheral Interface）总线是 Motorola 公司推出的一种高速、全双工的同步串行接口。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者多个从设备，并且在芯片的管脚上只占用四根线：SCK（时钟）、SDO（数据输出MOSI）、SDI（数据输入MISO）、CS（片选）。其中，SCK、SDO、CS 由主设备控制，SDI 由从设备控制。
- SPI 硬件连接
通常情况下，只需要对四种信号进行编程即可控制 SPI 设备间的数据通信，设备间的硬件连接如下图所示：
SCK（Serial Clock）：主要作用是 Master 向 Slave 传输时钟信号，控制数据交换的时机和速率；
SS/CS（Slave Select/Chip Select）：用于 Master 片选 Slave，使被选中的 Slave 能够被 Master 访问；
SDO/MOSI（Serial Data Output/Master Out Slave In）：在 Master 上也被称为 Tx-channel，作为数据的出口，主要用于 SPI 主设备发送数据；
SDI/MISO（Serial Data Input/Master In Slave Out）：在 Master 上也被称为 Rx-channel，作为数据的入口，主要用于 SPI 主设备接收数据。
- SPI 总线的特征
SPI 总线的主要特征包括：
（1）高速：i.MX RT 的 LPSPI 最大速度可以达到 30MHz。
（2）同步：主设备会根据将要交换的数据来产生相应的时钟脉冲(Clock Pulse), 时钟脉冲组成了时钟信号(Clock Signal) , 时钟信号通过时钟极性 (CPOL) 和 时钟相位 (CPHA) 控制着 SPI 设备间何时数据交换以及何时对接收到的数据进行采样, 保证数据在两个设备之间是同步传输的.
（3）全双工：SPI可以全双工传输数据，即在主设备通过 MOSI 信号线向从设备发送数据的同时，也可以通过 MISO 信号线读取从设备发来的数据。
（4）非差分：SPI 的两根数据线并不是差分的形式。
（5） 主从机通讯模式：一主多从，主设备通过片选信号线来确定与哪个从设备通讯。
（6） 没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
- SPI 总线传输时序
SPI 接口有四种不同的数据传输时序，取决于时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）的组合。
时钟极性（CPOL）决定 SPI 在空闲时，时钟信号是高电平还是低电平。CPOL = 0 时，SCK在空闲时为低电平，CPOL = 1 时，SCK在空闲时为高电平。
时钟相位（CPHA）决定 SPI 读取和发送数据的时钟沿。CPHA = 0 时，在每个周期的第一个时钟沿采样，CPHA = 1 时，在每个周期的第二个时钟沿采样。
SPI 的 4 种传输时序如下图所示：
（1） Mode 0：当 CPHA = 0，CPOL = 0 时，SPI 工作在模式 0，SCK 在总线空闲时保持低电平。MOSI 和 MISO 的数据在第一个 SCK 时钟沿跳变之前上线，当 SCK 上升沿时，MOSI 和 MISO 保持稳定状态；当 SCK 下降沿时，MOSI 和 MISO 改变状态。
（2） Mode 1：当 CPHA = 1，CPOL = 0 时，SPI 工作在模式 1，SCK 在总线空闲时保持低电平。MOSI 和 MISO 的数据在第二个 SCK 时钟沿跳变之前上线，当 SCK 上升沿时，MOSI 和 MISO 改变状态；当 SCK 下降沿时，MOSI 和 MISO 保持稳定状态。
（3） Mode 2：当 CPHA = 0，CPOL = 1 时，SPI 工作在模式 2，SCK 在总线空闲时保持高电平。MOSI 和 MISO 的数据在第一个 SCK 时钟沿跳变之前上线，当 SCK 上升沿时，MOSI 和 MISO 改变状态；当 SCK 下降沿时，MOSI 和 MISO 保持稳定状态。
（4） Mode 3：当 CPHA = 1，CPOL = 1 时，SPI 工作在模式 3，SCK 在总线空闲时保持高电平。MOSI 和 MISO 的数据在第二个 SCK 时钟沿跳变之前上线，当 SCK 上升沿时，MOSI 和 MISO 保持稳定改变状态；当 SCK 下降沿时，MOSI 和 MISO 改变状态。
- SPI 总线使用注意事项
（1） 由于 SPI 的最高工作速率由主设备的系统时钟频率决定，所以从设备的系统时钟频率必须要足够高。否则，如果 SCK 的速率太高，将导致从设备接收到的数据不正确。
（2） 主从模式的总线传输时序必须一致，即 CPOL 和 CPHA 的设置要一致。
（3） 在设置不当，或者受到外界干扰，数据传输难免会发生错误，或者有时软件对错误的种类判断不清，必须要有一种方法强制 SPI 接口从错误状态中恢复过来。在 SPI 不工作的时候，清除 SPI 内部所有的状态（专用寄存器除外）。如果软件在接收数据的时候能够发现数据有错误，无论是什么错误，都可以强制停止 SPI 的工作，重新进行数据传输。这样就可以避免错误一直持续下去。
（4） 在应用中，如果对数据的正确性要求较高，除了要在软件上满足 SPI 接口的时序要求外，还需要在软件上做适当的处理。
以上是我对 i.MX RT 的基本常用外设 SPI 的一些理解，希望对有这方面了解需求的你有些帮助。如果要获得更详尽的信息，可以参考 NXP 官网的 RT1060 参考手册数据手册。如果您还有更多的疑问，欢迎在下面评论区评论。
在后续的博文中，我会继续写一些关于 RT1060 的设计笔记，请多多来大大通关注我哦。
参考资料
- i.MX RT1060 Processor Reference Manual - https://www.nxp.com.cn/products/processors-and-microcontrollers/arm-microcontrollers/i-mx-rt-crossover-mcus/i-mx-rt1060-crossover-mcu-with-arm-cortex-m7-core:i.MX-RT1060?tab=Documentation_Tab
- i.MX RT1060 Processor Datasheet - https://www.nxp.com.cn/docs/en/nxp/data-sheets/IMXRT1060IEC.pdf
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