QSPI与SPI大不同!通信协议区别与联系

SPI协议其实是包括：Standard SPI、Dual SPI和Queued SPI三种协议接口，分别对应3-Wire、4-Wire、6-Wire。

通常我们说的SPI就是Standard SPI，有4根信号线，分别为CLK、CS、MOSI、MISO，数据线工作在全双工。Dual SPI只是针对SPI Flash而言，不是针对所有SPI外设，对于SPI Flash，可以发送一个命令字节进入dual mode，这样MOSI变成SIO0（serial io 0），MISO变成SIO1（serial io 1），这样一个时钟周期内就可以传输2个bit数据，加倍了数据传输。类似的还可以拓展，也是针对SPI Flash，Quad SPI Flash增加了两根IO线（SIO2、SIO3）,目的是一个时钟内传输4个bit，而QSPI就是Queued SPI的简写。

SPI通信通常涉及四根信号线：

o SCK（Serial Clock）：时钟信号，由主设备生成，用于同步数据传输。

o MOSI（Master Out Slave In）：主设备输出，从设备输入的数据线。

o MISO（Master In Slave Out）：主设备输入，从设备输出的数据线。

o CS（Chip Select）：片选信号，用于选择特定的从设备。

（1）SPI支持四种工作模式，主要由时钟极性和相位决定：CPOL表示时钟空闲状态的电平（0或1），CPHA表示时钟边沿（上升沿或下降沿）触发数据采样。

（2）SPI的优缺点

协议简单，易于实现。支持较高的数据传输速率，可以同时发送和接收数据。需要四条信号线，对于资源有限的系统可能不太友好。SPI协议本身不支持多主机配置。

QSPI通常有四种模式：

o Single SPI（SPI）：单数据线模式，与传统SPI相同。

o Dual SPI（DSPI）：双数据线模式，使用MOSI和MISO进行双向数据传输。

o Quad SPI（QSPI）：四数据线模式，使用四条数据线进行数据传输。

o Octal SPI（OSPI）：八数据线模式，使用八条数据线进行数据传输。

（1）QSPI信号线

o SCK（Serial Clock）：时钟信号，与传统SPI相同。

o IO0, IO1, IO2, IO3：四条数据线，分别用于数据传输。

o CS（Chip Select）：片选信号，与传统SPI相同。

（2）QSPI仍然支持传统的SPI模式（模式0到模式3），但在Quad模式下，每个时钟周期可以传输多个比特，从而大大提高数据传输速率。

（3）QSPI的优缺点

通过增加数据线数量，QSPI可以显著提高数据传输速率。QSPI与传统SPI兼容，可以在同一硬件上灵活切换。虽然增加了数据线，但相对于并行接口，QSPI仍然节省了大量引脚。QSPI的实现比传统SPI更为复杂，需要更多的硬件和软件支持。QSPI设备通常比传统SPI设备更昂贵。

SPI与QSPI对比

传统SPI的数据传输速率取决于时钟频率和数据位宽。假设时钟频率为10 MHz，每次传输8位数据，则数据传输速率为10 MB/s；QSPI则数据传输速率为40 MB/s

SPI适用于低速、简单的传感器接口，对于小容量的EEPROM或Flash存储器，SPI是一个合适的选择。SPI常用于与ADC和DAC芯片进行通信。

QSPI特别适合于大容量NOR Flash存储器的快速读写操作。在需要高速数据传输的应用中，如启动加载程序、操作系统镜像加载等，QSPI提供了更高的性能。在工业控制系统中，QSPI可以提供更快的数据传输速率，提高系统的响应速度。

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