1．SPI通信原理

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，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入）、SDO（数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。

1．MOSI／SDI – SerialData In，串行数据输入；

2．MISO／SDO – SerialDataOut，串行数据输出；

3．SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；

4．CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。

其中，CS是从芯片是否被主芯片选中的控制信号，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），主芯片对此从芯片的操作才有效。这就使在同一条总线上连接多个SPI设备成为可能。

接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因，由SCLK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。因此，至少需要8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），才能完成8位数据的传输。

（图1）SPI通信结构图

（图2）SPI常规读操作

（图3）SPI常规写操作

2．SPI的四种模式

根据SPI时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）配置的不同可分为4种模式。

时钟极性是指SPI通信设备处于空闲状态时（或SPI通信开始时，即SS为低电平时），SCK的电平信号CPOL＝0时，SCK空闲状态为低电平，CPOL＝1时则相反。

时钟相位是指数据采样的时刻，当CPHA＝0时，MOSI或MISO数据线会在时钟线第一个边沿开始采样（奇数边沿）。

当CPHA＝1时，MOSI或MISO数据线会在时钟线第二个边沿开始采样（偶数边沿）。

详细如下：

1．CPOL＝0，CPHA＝0：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。

2．CPOL＝0，CPHA＝1：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据发送是在第1个边沿，也就是 SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

3．CPOL＝1，CPHA＝0：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，也就是 SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

4．CPOL＝1，CPHA＝1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第1个边沿，也就是 SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。

（图4）SPI的CPOL和CPHA

3．硬件SPI与模拟SPI的区别

在模拟SPI的模式下，我们需要使用IO口去模拟SPI的时序，这个模拟的全部过程，都需要CPU全程负责，但在获取或者发送数据的时候，可能会使用软件延时，这个时间在数据交互量不大的情况下并明显，但是如果数据量大，可能会打乱SPI的时序。

对于硬件SPI来说，我们只需要开启相应的寄存器配置和对应的中断。数据的交互就不需要CPU参与。当传输中断产生的时候，CPU只需要从中断中搬运数据就好了，省下了软件模拟IO的存取时间。让CPU省下更多时间去运行其他代码。

4．硬件SPI的配置

首先我们需要确定OLED屏幕上面的引脚，如图：

（图5）OLED硬件管脚图

GND － 接地                        VCC – 接3．3V

SCL – 接SCK（5脚）        SDA – 接MOSI（7脚）

RST – 接 42脚（可修改）  DC – 接43脚（可修改）

作为Master模式下，提供有6组IO口供用户选择，而作为Slave有1组。在Master模式下，Apollo提供一个128－byte 的local RAM作为双向FIFO的传输容量。Apollo2的管脚复用具体如下：

（图6）Apollo2全部引脚寄存器配置图

（图7）Apollo2 引脚颜色比对图

第一步，我们选择Master 0 Signals 也就是相对于的 5、6、7引脚。

具体通过am＿hal＿gpio＿pin＿config（）函数进行引脚配置

第二步，配置iom＿config

在SPI＿g＿sIOMConfig里面配置的是IOM的一些常规参数：

模式我们选择为AM＿HAL＿IOM＿SPIMODE 传输速率为 100KHZ，相位和极性都是0 。写数据的阈值是4bit，读取是60bit。这两个是生产中断的条件。

最后记得开启IO Master

第三步，对屏幕进行复位操作，而复位操作主要是改变RST引脚的高低电平。

通过Apollo2 SDK提供的API去修改IO口状态。

am＿hal＿gpio＿out＿bit＿clear（）置0

am＿hal＿gpio＿out＿bit＿set（）置1