SPI总线简介
SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速、全双工、同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便。其现已发展成为一种工业标准，目前，各半导体公司推出了大量的带有SPI接口的具有各种各样功能的芯片，如RAM，EEPROM，FlashROM，A／D（D／A）转换器、LED显示驱动器、I／O接口芯片、实时时钟、UART收发器等等，为用户的外围扩展提供了极其灵活而经济的选择。这也使得对SPI信号的测试分析需求更加广泛。
SPI总线包含四种输出方式（SPI0,SPI1,SPI2,SPI3）,SPI0和SPI3方式比较常用。SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0,串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1,串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0,在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降沿）数据即被采样；如果CPHA=1,在串行同步时钟的第二个（上升或下降沿）数据才被采样。
图1 SPI信号四种输出方式时序图
SPI总线测试需求
工程师对SPI总线测试和分析的需求主要涵盖以下两个方面：
1.了解总线正在发生什么：软件工程师设计SPI主设备发出的消息内容，硬件工程师则需要确定消息是不是被准确无误的传送到从设备上。传统的方法是使用示波器把信号捕获下来，然后根据高低电平特点转换成“1”或“0”，然后再去对比SPI协议，将其还原成有意义的消息帧。显然这种方式费时费力，在转换的过程中还容易出错。SDS3000X系列智能示波器支持SPI总线解码功能，可以直接对总线传输信号进行触发解码。并以不同的方式动态显示在示波器屏幕上。不同的显示方式可以更好地适应不同的分析需求：比如硬件工程师可能希望以二进制的方式查看SPI消息内容，底层驱动工程师希望以16进制方式分析波形，而应用软件工程师则希望以ASCII码的方式去了解总线上实际运行的数据内容。
2.调试总线上有故障的节点:SPI设备可以实现一个主设备连接多个从设备的需求，通过片选信号（SS/CS）来选择需要操作的从设备。当主设备切换传输对象的时候，我们需要关注总线所发送的信息是否与所选择的从设备一致。有可能出现所发送的信息与当前所选择的从设备并不一致的状况。
SPI总线模拟测试方法
本例中我们使用SDS3000X系列智能示波器以及STB-3信号演示板进行单向SPI总线测试模拟。
图2 实验连接图
单向的SPI总线信号包括一根时钟线SCLK、一根片选信号线CS和一根数据线SDA，可由鼎阳的STB-3板模拟输出，其输出信号速率为1Mbps，数据内容为：（XX为随机字符）96'h53_49_47_4C_45_4E_54_5F_XX_XX_XX_XX。
SPI触发
SPI 总线是为芯片间的数据通信而设计的，因此，在大多数情况下，由于传输数据的不同使得信号并非周期性信号。这就要求在对该总线进行测试时，要能准确地触发到数据帧的“头”，并将其“稳定”显示在仪器上，便于观察和分析。
