什么是SPI

　　SPI是串行外設接口（Serial Peripheral Interface）的縮寫。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，如今越來越多的芯片集成了這種通信協議，比如AT91RM9200。

　　SPI協議概括

　　SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基于SPI的設備共有的，它們是SDI（數據輸入）、SDO（數據輸出）、SCLK（時鐘）、CS（片選）。

　　（1）SDI – SerialData In，串行數據輸入；

　　（2）SDO – SerialDataOut，串行數據輸出；

　　（3）SCLK – Serial Clock，時鐘信號，由主設備產生；

　　（4）CS – 從設備使能信號，由主設備控制。

　　什么是I2C總線

　　I2C--INTER-IC串行總線的縮寫，是PHILIPS公司推出的芯片間串行傳輸總線。它以1根串行數據線（SDA）和1根串行時鐘線（SCL）實 現了雙工的同步數據傳輸。具有接口線少，控制方式簡化，器件封裝形式小，通信速率較高等優點。在主從通信中，可以有多個I2C總線器件同時接到I2C總線 上，通過地址來識別通信對象。

　　I2C 接口的協議里面包括設備地址信息，可以同一總線上連接多個從設備，通過應答來互通數據及命令。但是傳輸速率有限，標準模式下可達到100Kbps，快速模式下可達到400Kbps（我們開發板一般在130Kbps），高速模式下達到4Mbps，不能實現全雙工，不適合傳輸很多的數據。

　　I2C總線是一個真正的多主機總線，總線上多個主機初始化傳輸，可以通過傳輸檢測和仲裁來防止數據被破壞 。

　　下來詳細了解I2C總線時序：

　　1.1 總線數據有效性

　　I2C總線是單工，因此同一時刻數據只有一個流向，因此采樣有效時鐘也是單一的，是在SCL時鐘的高電平采樣數據。

　　I2C總線上SDA數據在SCL時鐘低電平是可以發生變化，但是在時鐘高電平時必須穩定，以便主從設備根據時鐘采樣數據，如下圖：

　　1.2 總線空閑條件

　　I2C總線上設備都釋放總線（發出傳輸停止）后，I2C總線根據上拉電阻變成高電平，SDA SCL都是高電平。

　　1.3 總線數據傳輸起始和結束條件

　　I2C總線SCL高電平時SDA出現由高到低的跳變，標志總線上數據傳輸的開始條件

　　I2C總線SCL高電平時SDA出現由低到高的跳變，標志總線上數據傳輸的結束條件

　　1.4 總線數據傳輸順序以及ACK應答

　　I2C總線上數據傳輸室MSB在前，LSB在后，從示波器上看，從左向右依次讀出數據即可

　　I2C總線傳輸的數據不收限制，但是每次發到SDA上的必須是8位，并且主機發送8位后釋放總線，從機收到數據后必須拉低SDA一個時鐘，回應ACK表示數據接收成功，我們如果示波器上看到的波形就是每次9位數據，8bit+1bit ack。如下：

　　從機收到一字節數據后，如果需要一些時間處理，則會拉低SCL，讓傳輸進入等待狀態，處理完成，釋放SCL，繼續傳輸，如下：

　　1.5 總線讀寫時序

　　數據的傳輸在起始條件之后，發送一個7位的從機地址，緊接著第8位是數據方向（R/ W），0-表示發送數據（寫），1-表示接收數據（讀）。數據傳輸一般由主機產生的停止位（P）終止。但是如果主機仍希望在總線上通訊，它可以產生重復起始條件（Sr），和尋址另一個從機，而不是首先產生一個停止條件。在這種傳輸中，可能有不同的讀/寫格式結合。

　　I2C總線主設備讀寫從設備，一般都是與從設備的寄存器打交道，這個可以通過閱讀從設備的datasheet獲取。總線寫時序如下：

　　master start + master addr|w + slave ack + master reg|w + slave ack + master data + slave ack + master restart。。master data + slave nack + master stop

　　總線讀時序如下：

　　master start + master addr|w + slave ack + master reg|w + slave ack + master restart + master addr|r + slave ack + slave data + master nack + master stop

　　總線讀時序與寫的不同之處在于讀需要2次傳輸才能完成一次讀取，首先要寫寄存器地址到從設備，其實是寫到了從設備的控制寄存器或者命令寄存器，從設備內部會根據這個地址來尋址所要操作的寄存器。

　　我在讀我們的bios和內核時發現，2者在總線讀時序上的實現不太一樣，在于第一次寄存器地址寫入后，一個發的是restart，一個發的是stop，然后再start開始讀取數據，示波器抓波形發現讀取數據都正確，說明這2種時序都是正確的。

　　I2C總線的讀寫時序比較固定，設備通信嚴格遵循協議，因此I2C總線設備驅動程序的編寫也就相對簡單一些。

　　主要應用的I2C總線設備有touchscreen rtc 外擴io等