spi模式0可以通信模式3不能通信的原因
SPI是串行扩展总线。
串行总线技术可以使系统的硬件设计大大简化、系统的体积减小、可靠性提高。同时系统的更改和扩充极为容易。
常用的串行扩展总线有：I2C（Inter IC Bus)总线、单总线（1-WIRE BUS)、SPI（Serial Peripheral Interface）总线及Microwire/PLUS等。
一、SPI协议
SPI总线是微控制器四线的外部总线。SPI没有明文标准，是一种事实总线，对通信操作的实现由芯片厂商和驱动开发者通过data sheet和application notes沟通实现的细节。SPI是四根信号线协议，如下：
SCLK：Serial Clock(Output from master);
MOSI：Master Output Slave Input(Outpt from Master);
MISO：Master Input Slave Output(Output from Slave);
SS：Slave Select(Active low,Output from Master);
二、 SPI协议通信
SPI是单主设备通信，总线中只有一个设备发起通信，能发起通信的设备称为主设备。当SPI主设备想读/写从设备时，首先拉低对应从设备的SS线（SS是低电平有效）；然后发送工作脉冲到时钟线上，在相应的脉冲时间上，主设备把信号发到MOSI实现写，同时可以对MISO线采样实现读。
三、SPI操作模式
SPI有四种操作模式：模式0、模式1、模式2、模式3。
这几个模式之间的区别是定义了在时钟脉冲的哪条边沿转换（toggles）输出信号，哪条边沿采样输入信号，还有时钟脉冲的稳定电平值（即时钟信号无效时是高还是低）。每种模式由举启仿两个参数描述，称为时钟极CPOL（clock polarity）与时钟期CPHA（clock phase）。
Mode = Bit[CPOL]Bit[CPHA]
CPOL=0表示 SCK在空闲状态时为0；
CPOL=1表示 SCK在空闲状态时为1；
CPHA=0表示 在SCK第一个边沿时输入输出数据有效；
CPHA=1表示 在SCK第二个边沿时输入输出数据有效；
一般从器件的工作模式是固定的，主机要跟从机采用一样的工作模式，双方才能正常通信。如果有多个从设备，且从设备使用了不同的工作参数，那么主设备与不用的从设备通信时必须重新配置这些参数。
3.1 Mode0
Mode0时，CPOL=0，CPHA=0，SCK空闲状态为低电平，主机数据在每个上升沿被从机采样，数据输出同理。
3.2 Mode1
Mode1时，CPOL=0，CPHA=1，SCK空闲时为低电平，在SCK第二个边沿时数据有效，即SCK下降沿有效。
3.3 Mode2
Mode2时，CPOL=1，CPHA=0，正纤SCK空闲时为高电平，在SCK第一个边沿时数据有效，即SCK下降沿有效。
3.4 Mode3
Mode3时，CPOL=1，CPHA=1，SCK空闲状态为高电平，主机数据在第二个边沿时有效，即每个上升沿被从机采样，数据输出同理。
四、SPI基本时序
SS为低电平时，表示对应的从机设备被使能，在每个SCK周期可以传输1Bit数据，采样时刻取决于器件支持的SPI mode，根据不同SPI器件的控制方法，在进行正式的数据读写操作前，一般需要先写入控制字，然后是寄存器地址和数据。
如下是FM25V05铁电存储器采用SPI模式0的写时序，SS(CS)被拉低，主机数据在每个上升沿被从机采样，Opcode是控制字，控制字采样结束后开始采样数据。
如下是FM25V05铁电存储器采用SPI模式0的读时序：
需要注意的是在SS下降沿和SCLK第一个边沿，或SS上升沿和SCLK最后一个边沿之间要留有一定的延迟时间，一般是0.5个SCLK周期。
SPI协议简介
板卡内不同芯片间通讯最常用的三种串行协议：UART、I2C、SPI，之前写过串口协议及其FPGA实现，今天我们来介绍SPI协议，SPI是Serial Perripheral Interface的简称，是由Motorola公司推出的一种高速、全双工的总线协议。
与IIC类似，SPI也是采用主从方式工作，主旁袜机通常为FPGA、MCU或DSP等可编程控制器，从机通常为EPROM、Flash，AD/DA，音视频处理芯片等设备。一般由SCLK、CS、MOSI，MISO四根线组成，有的地方可能是：SCK、SS、SDI、SDO等名称，都是一样的含义，当有多个从机存在时，通过CS来选择要控制的从机设备。和标准SPI类似的协议，还有TI的SSP协议，区别主要在片选信号的时序上。
4线还是3线？
当我们谈到SPI时，默认情况下都是指标准的4线制Motorola SPI协议，即SCLK，MOSI，MISO和CS共4根数据线，标准4线制的好处是可以实现数据的全双工传输。当只有一个主机和一个从机设备时，只需要一个CS，多个从机需要多个CS，各数据线的介绍：
SCLK，时钟信号，时钟频率即SPI速率，和SPI模式有关
MOSI，主机输出，从机输入
MISO，主机输入，从机输出
CS，从机设备选择，低电平有效
3线制SPI，根据不同的应用场景，主要有以下2种类型：
只有3根线：SCLK，CS和DI或DO，适用于单工通讯，主机只发送或接收数据。
只有3根线：SCLK，SDIO和CS，这里的SDIO作为双向端口，适用于半双工通讯，比如ADI的多款ADC芯片都支持双向传输。在使用FPGA操作双向端口时，作为输入时要设置为高阻态z。
还有标准SPI协议的升级版，Dual SPI、Quad SPI和QPI等，这些协议不在本小节3线/4线制讨论的范围内，文章后面会提到。
4种工作模式
既然是进行数据传输，双方就要明确从机在什么时刻去采样主机发出的数据，主机在什么时刻去读取从机发来的数据。对于STM32等MCU自带的硬件SPI外设来说，可能没有那么重要，只需要配置一下模式就行了，但是对于使用使用GPIO模拟或者FPGA来实现SPI的时序，这一点是非常重要的，这就涉及到SPI标准协议的工作模式了，通过CPOL（Clock Polarity）时钟极性和CPHA（Clock Phase）时钟相位的不同组合，可以分为4种模式。
一般从机器件的工作模式是固定的，主机需要采用一样的工作模式，双方才能正常“交流”。
CPOL=0表示，SCK在空闲状态时为0
CPOL=1表示，SCK在空闲状态时为1
CPHA=0表示，在SCK第一个边沿时输入输出数据有效
CPHA=1表示，在SCK第二个边沿时输入输出数据有效
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这四种模式中，应用最广泛的是模式0和3，大多数SPI器件都同时支持这两种工作模式，其实这些都不重要，具体采用什么模式，看你的器件手册就知道了。
以我最近工作中使用到的一款Cypress的铁电存储器FM25V05为例，在其官方DataSheet上介绍同时支持SPI Mode 0和Mode 3，
根据后面的时序图，可以得知SPI mode 0的读写时序，图中可以看出SCK空闲状态为低电平，主机数据在每个上升沿被从机采样，数据输出同理。
对于SPI mode3，SCK空闲状态为高电平，主机数据在每个上升沿被从机采样，数据输出同理。
模式1和模式2同理，模式1即CPOL=0，CPHA=1，SCK空闲为0，在SCK第二个边沿时数据有效，即SCK下降沿有效。
模式2即CPOL=1，CPHA=0，SCK空闲为1，在SCK第一个边沿时数据有效，即SCK下降沿有效。
在一些自带SPI硬件外设的MCU上，设置主机的SPI模式非常简单，只需要配置几个寄存器的值即可，而且是写了SCK高电平还是低电平，和第一个还是第二个边沿，不用去记忆等于0还是等于1。以STM32F103硬件SPI配置为例：
SPI_InitTypeDef SPI_InitStruct;
SPI_InitStruct.SPI_Mode =SPI_Mode_Master; //主
.....
SPI_InitStruct.SPI_CPOL =SPI_CPOL_High; //SCK空闲时为高电平
SPI_InitStruct.SPI_CPHA =SPI_CPHA_1Edge;//SCK第一个边沿有效
.....
SPI_Init(SPI2,&SPI_InitStruct);
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而在FPGA中实现，需要严格根据时序来控制SCK和数据的输入输出。
多种传输速率
SCK的速率就是SPI的传输速率，SPI协议没有一个固定的速率，不像IIC标准模式100K，快速模式400K，高速模式3.4M，SPI的传输速率取决于器件本身支持多高的速率，器件手册里都有描述，以FM25V05为例：
不同电源电压情况下的最大SCK时钟频率：
SPI协议的基本时序
CS为低电平时，表示对应的从机设备被使能，在每个SCLK周期可以传输1Bit数据，采样时刻取决于器件支持的SPI mode，根据不同SPI器件的控制方法，在进行正式的数据读写操作前，一般需要先写入控制字，然后是寄存器地址和数据。下图是FM25V05铁电存储器采用SPI模式0的写时序：
读时序：
如果要使用FPGA来实现SPI时序，在CS下降沿和SCLK第一个边沿，或CS上升沿和SCLK最后一个边沿之间要留有一定的延迟时间，一般是0.5个SCLK周期。
一些SPI从机设备支持菊花链连接模式，即节省GPIO，又不会占据太多布线面积，但并不是所有的SPI器件都支持菊花链模式。
控制时序：
SPI协议的升级版
传统标准的SPI协议，一个SCLK周期只能传输1Bit数据，能不能一个SCLK传输多个Bit数据呢？答案是可以的。Motorola公司在现有的标准4线SPI协议上，又开发出了多种SPI协议的升级版，通过增加数据线位数的方式，来提高数据传输的效率，目前很多Flash厂家都已经支持多种SPI协议。
以比较常用的一款SPI Flash ROM W25Q128FW为例，在其器件手册上写着除了标准的4线SPI模式，还支持Dual SPI，Quad SPI，QPI等，在这几种模式下，IO0/1/2/3这些IO作为双向端口，大大增加了数据读写的速率。
QSPI协议读写时序：
一些支持QSPI协议的Flash芯片型号：
FPGA实测SPI波形
FPGA实现UART、SPI、IIC等串行时序，最常用的实现方式就是状态机大法，将各个步骤分解为各个状态，然后根据不同的状态去控制输出或读取输入，细节方面需要考虑数据的对齐、建立和保持时间、一些异常情况时状态的跳转，不能进入死循环，或卡死在某一个状态。
下图的波形是使用Xilinx FPGA对一款铁电存储器FM25V05的驱动，采用标准4线SPI协议，和IIC接口的ERPOM操作方式类似：先写控制字，再写地址，再写数据或者读数据，SCK时钟频率40MHz，使用ChipScope抓取到的实际读写波形，在SCK低电平中间数据改变，在SCK上升沿左右数据要保持稳定。
SPI写时序，需要注意的是先写使能命令，然后重新产生CS信号，这一块卡了好久，在官方示例的C代码中才发现了问题所在，还是对手册上的时序理解不到位。
FM25V05写时序
SPI读时序，先写控制字，再写16位地址，然后读8位数据。
FM25V05读时序
SPI和IIC的对比
SPI是全双工，而IIC是半双工。
IIC支持多主机多从机模式，而SPI只能有一个主机。
从GPIO占用上来看，IIC占用更少的GPIO，更节省资源。
SPI的数据位宽更灵活，可以根据需要选择多位数据宽度。
SPI协议没有响应机制，主机无法得知从机是否接收到所发的数据，如果不采取一些方法的话可能会导致数据丢帧
英雄联盟。。。
Q就是指英雄的4个技能中的第一个 QWER是四个技能 黄叉是装备（400拳套+400长剑合成的狂热之刃） 红叉是黄叉的升级版（在装备栏里会有显示，红叉原名幻影之舞） 引狼/3狼，就是指地图自己这半边区域里的野怪，有3头狼，一般一级打野的喜欢先打狼，这样升级快，引狼就是让附近的人去打狼，这样杀狼2个人比1个人快 F4指的是另一个野怪地点，有4个巫师的，有些时候打野的先杀4个巫师 拿红 就是去有红BUFF的那个野怪区域（红BUFF有攻击加成和减速效果） 拿蓝 就是去有蓝BUFF的那个野怪区域（蓝BUFF有回蓝效果和技能CD缩短效果） 眼 就是指买的装备（消耗品），侦查守卫，可以放在草丛或者黑暗的地区，可以看到那区域 红眼/真眼 指买的装备（消耗品），真视守卫，除了可以提供视野，还可以侦查视野之内的隐形东西（比如提莫的蘑菇，地方玩家放的眼睛） 400/透视 就是指买透视药水（400的消耗品），使用后可以长时间探测周围隐形的东西 中推，就是中间集合推塔 天使，就是装备，天使护甲，可以复活，提供护甲和魔抗 狂徒 装备，狂徒胸甲，增加1000的血 饮血 装备，饮血剑 大 ，指的是你的大招，也就是R技能，说大了是要你放R技能，同理说Q、W、E是一个道理 工资装 指的是贤者之石、贪婪之刃、凯奇的幸运手这类可以自动增加金钱的装备 小龙， 就是地图下面河道里的那个龙 大龙 就是地图上面河道的那个像虫子一样的迦顿男爵 小龙眼/大龙眼 很简单，就是小龙或大龙的位置放眼睛 扫眼/排眼 就是出个400的透视去地图上乱逛，主要走草丛或者关键的地区（小龙大龙附近），看到对面放了眼睛了就去把眼睛打掉 羊刀 法系装备，巫妖之刃 三项 装备，三相之力 鬼刀 装备，鬼索的狂暴之刃 电刀/电刃 通过贪婪之刃和黄叉合成的装备 无尽 装备，无尽之刃 军团 装备，军团圣盾 反甲 装备，荆棘之甲 帽子 装备，灭世之帽 冰杖 装备，冰晶法杖 时光 装备，时光之杖 AKL 英雄，阿卡利 TIMO/蘑菇 英雄，提莫（同理很多英雄都有简称，暗夜猎手薇恩简称VN)EZ 英雄，探险家男刀 英雄，刀锋之影女刀 英雄，刀锋意志男枪 英雄，法外狂徒女枪 英雄，赏金猎人皇子 英雄，德玛西亚皇子嘉文四世菊花/赵信 英雄，邦德总管赵信小鱼 英雄，潮汐海灵 很多装备的简称也是从名字来的，沙漏/金身（中亚沙漏） 肉装/出肉 标识要出提高血量的装备 AP 法系英雄AD 物理系英雄ADC，一般指物理的远程英雄（后期的主要输出火力）中单 中路一个人对线升级上单 选择一个人去上路升级打钱辅助 选的英雄帮助ADC升级打钱，一般去下路
