STM32F4——IIC总线与SPI总线

I2C总线

一、简介：

    I2C总线为两线式的串行总线，用于连接微控制器和外围设备，其总线有数据线SDA和时钟线SCL，可以用来发送和接收数据。

二、信号与时序：

    I2C总线有三种类型的信号，分别为：开始信号，结束信号和应答信号。

    开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平跳变为低电平。

    结束信号；SCL为高电平时，SDA由低电平跳变为高电平。

    应答信号：接收数据的外设在接收到数据后，向发送数据的控制器发送应答信号表示接收到数据，控制器向外设发送数据后等待控制器的应答信号，当接收到应答信号后，根据应答信号做出相应的判断。

    其相关时序如下所示：

    起始和停止时序：

   

    应答时序：

   

三、相关代码：

    根据上边的相关解释，可以理解下边的相关信号代码：

//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void)
{
	SDA_OUT();     //sda线输出
	IIC_SDA=1;	  	  
	IIC_SCL=1;
	delay_us(4);
 	IIC_SDA=0; 
	delay_us(4);
	IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}	  
//产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void)
{
	SDA_OUT();//sda线输出
	IIC_SCL=0;
	IIC_SDA=0;
 	delay_us(4);
	IIC_SCL=1; 
	IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
	delay_us(4);							   	
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
//       0，接收应答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void)
{
	u8 ucErrTime=0;
	SDA_IN();      //SDA设置为输入  
	IIC_SDA=1;delay_us(1);	   
	IIC_SCL=1;delay_us(1);	 
	while(READ_SDA)
	{
		ucErrTime++;
		if(ucErrTime>250)
		{
			IIC_Stop();
			return 1;
		}
	}
	IIC_SCL=0;//时钟输出0 	   
	return 0;  
} 
//产生ACK应答
void IIC_Ack(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=0;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答		    
void IIC_NAck(void)
{
	IIC_SCL=0;
	SDA_OUT();
	IIC_SDA=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=1;
	delay_us(2);
	IIC_SCL=0;
}					 				     
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答			  
void IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;   
	SDA_OUT(); 	    
    IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
        txd<<=1; 	  
		delay_us(2);   
		IIC_SCL=1;
		delay_us(2); 
		IIC_SCL=0;	
		delay_us(2);
    }	 
} 	    
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK   
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
	unsigned char i,receive=0;
	SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
	{
        IIC_SCL=0; 
        delay_us(2);
		IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(READ_SDA)receive++;   
		delay_us(1); 
    }					 
    if (!ack)
        IIC_NAck();//发送nACK
    else
        IIC_Ack(); //发送ACK   
    return receive;
}

SPI总线

一、简介：

    SPI为高速全双工同步通信总线，芯片引脚只有四个：MISO（主设备输入，从设备输出）,MOSI（主设备输出，从设备输入）,SCLK（时钟信号）,CS（片选）。

二、框图及工作原理：

    SPI内部结构如下：

   

    其工作原理为：主机和从机内部都有一个串行的移位寄存器，主机向其串行移位寄存器中写入一个字节发起传输，寄存器通过MOSI信号线将字节发送到从机，从机也将自己的移位寄存器一个字节发送给主机，从而实现两个移位寄存器的一个字节交换。如果只是进行写操作则主机忽略接收到的数据，如果只是主机进行读操作，则主机发送空字节即可。

三、工作方式及框图：

    SPI的工作方式有四种，根据外设的需要作出相关配置，主要是对同步时钟的极性和相位进行配置，对极性配置即配置CPOL，CPOL=0时同步时钟空闲状态为低电平，CPOL=1时同步时钟空闲状态为高电平；对相位的配置即配置CPHA，CPHA=0时在串行同步时钟的第一个跳变沿进行数据采集，CPHA=1时在串行同步时钟的第二个跳变沿进行数据采集。其相关时序如下：

   

四、库函数配置代码：

//SPI模块的初始化代码，配置成主机模式 						  
//SPI口初始化
void SPI1_Init(void)
{	 
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;

	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);//使能SPI1时钟

	//GPIOFB3,4,5初始化设置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;//PB3~5复用功能输出	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化

	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_SPI1); //PB3复用为 SPI1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_SPI1); //PB4复用为 SPI1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_SPI1); //PB5复用为 SPI1

	//这里只针对SPI口初始化
	RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);//复位SPI1
	RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,DISABLE);//停止复位SPI1

	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		//设置SPI工作模式:设置为主SPI
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;	//设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;		//串行同步时钟的空闲状态为高电平
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;	//串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;     //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;		//定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	//指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	//CRC值计算的多项式
	SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);  //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器

	SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设

	SPI1_ReadWriteByte(0xff);//启动传输		 
}