SPI总线详细解析

图3模式错误的检测

3 溢出错误（OVR）

　溢出错误表示连续传输多个数据时，后一个数据覆盖了前一个数据而产生的错误。

　状态标志SPIF表示的是数据传输正在进行中，它对数据的传输有较大的影响。主器件的SPIF有效由数据寄存器的空标志SPTE＝0产生，而从器件的SPIF有效则只能由收到的第一个SCK的跳变产生，且又由于从器件的SPIF和主器件发出的SCK是异步的，因此从器件的传输标志SPIF从相对于主器件的传输标志SPIF主有一定的滞后。如图4所示，在主器件连续发送两个数据的时候将有可能导致从器件的传输标志和主器件下一个数据的传输标志相重叠（图4中虚线和阴影部分），第一个收到的数据必然被覆盖，第二个数据的收/发也必然出错，产生溢出错误。

图4溢出错误

　　通过对从器件的波形分析发现，counter＝8后的第一个时钟周期，数据最后一位的传输已经完成。在数据已经收/发完毕的情况下，counter＝8状态的长短对数据的正确性没有影响，因此可以缩短counter＝8的状态，以避免前一个SPIF和后一个SPIF相重叠。这样，从硬件上避免了这一阶段的溢出错误。

　　但是，如果从器件工作速度不够快或者软件正在处理其他事情，在SPI接口接收到的数据尚未被读取的情况下，又接收到一个新的数据，溢出错误还是会发生的。此时，SPI接口保护前一个数据不被覆盖，舍弃新收到的数据，置溢出标志OVR＝1；另外发出中断信号（如果该中断允许），通知从器件及时读取数据。

4 偏移错误（OFST）

　　SPI接口一般要求从器件先工作，然后主器件才开始发送数据。有时在主器件往外发送数据的过程中，从器件才开始工作，或者SCK受到外界干扰，从器件未能准确地接收到8个SCK。如图5所示，从器件接收到的8个SCK其实是属于主器件发送相邻的两个数据的SCK主。这时，主器件的SPIF和从器件的SPIF会发生重叠，数据发生了错位，从器件如果不对此进行纠正的话，数据的接收/发送便一直地错下去。

图5偏移错误

　在一个数据的传输过程中，SPR是不允许改变的，即SCK是均匀的，而从图5可以看出，从器件接收到的8个SCK并不均匀，它们是分别属于两个数据的，因此可以计算SCK的占空时间来判断是否发生了偏移错误。经分析，正常时候SCK＝1时的时钟周期数n的取值满足如下关系：

　但由于主从时钟之间是异步的，并且经过了取整，所以正常时候SCK＝1时的时钟周期计数值COUNT应满足：

　比如在图5中，COUNT的最大值COUNT(max)＝2或者1，都可认为是正常的。但当出现COUNT(max)＝8时，可以判定出现了偏移错误。在实际设计中，先记录下第一个COUNT(max)的值，如果后面又出现与记录值相差1以上的COUNT(max)出现，可知有偏移错误OFST
发生。SPI接口在“不均匀”的地方令SPIF＝1，然后准备等待下一个数据的第一个SCK。其中COUNT的位数固定为8位，为了避免溢出时重新从00H开始计数，当计数达到ffH时停止计数。

5 其他错误

　设定不当，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，即SPEN＝0的时候，清除SPI模块内部几乎所有的状态（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。例如，在偏移错误（OFST）中，如果SPR2、SPR1和SPR0的设置适当，也可以使SCK显得比较“均匀”。SPI接口硬件本身不可能检测到有错误，若用户软件能够发现错误，这时就可以强制停止SPI的传输工作，这样就可以避免错误一直持续下去。

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，还需要在软件上作适当的处理。