STM32笔记--SPI通信

相对于上次说的IIC，这次我们来回忆一下SPI，之前并没有过多深入了解SPI协议，所以这次再来记录一下，首先附上资料里的SPI定义：

SPI，是英语 Serial Peripheral Interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI，是一种高速的，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，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。
SPI 是一个环形总线结构，由 ss(cs)、sck、sdi、sdo 构成，其时序其实很简单，主要是在 sck 的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。
上升沿到来的时候，sdo 上的电平将被发送到从设备的寄存器中。
下降沿到来的时候，sdi 上的电平将被接收到主设备的寄存器中。

SPI 总线是 Motorola 公司推出的三线同步接口，同步串行 3 线方式进行通信:一条时钟线 SCK，一条数据输入线 MOSI，一条数据输出线 MISO;用于 CPU 与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI 主要特点有:可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。
SPI 总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最为广泛的是 SPI0 和 SPI3 方式。
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)数据被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样。 SPI 主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。
SPI 时序图详解---SPI 接口在模式 0 下输出第一位数据的时刻
SPI 接口有四种不同的数据传输时序，取决于 CPOL 和 CPHL 这两位的组合。图 1 中表现了这四种时序，时序与 CPOL、CPHL 的关系也可以从图中看出。

CPOL 是用来决定 SCK 时钟信号空闲时的电平，CPOL＝0，空闲电平为低电平，CPOL＝1 时，空闲电平为高电平。CPHA 是用来决定采样时刻的，CPHA=0，在每个周期的第一个时钟沿采样，CPHA＝1，在每个周期的第二个时钟沿采样。
由于我使用的器件工作在模式 0 这种时序（CPOL＝0，CPHA＝0），所以将图 1 简化为图 2，只关注模式 0 的时序。

SPI的四种模式：

笔者个人还是认为IIC更加简单方便，SPI的通信比较复杂（个人认为，我也看到其他人说IIC比较复杂），且使用引脚比较多，但是SPI的数据传输速率还是更快一点，所以各有利弊，在实际工程中还要斟酌。

在代码方面，驱动还是得了解一下，结合时序可以更加清楚通信过程，下面附上驱动文件代码，比较多，大家选择查看：

void SPI_FLASH_Init(void)
{
  SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  
  /* Enable SPI1 and GPIO clocks */
  /*!< SPI_FLASH_SPI_CS_GPIO, SPI_FLASH_SPI_MOSI_GPIO, 
       SPI_FLASH_SPI_MISO_GPIO, SPI_FLASH_SPI_DETECT_GPIO 
       and SPI_FLASH_SPI_SCK_GPIO Periph clock enable */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);

  /*!< SPI_FLASH_SPI Periph clock enable */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
 
  
  /*!< Configure SPI_FLASH_SPI pins: SCK */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  /*!< Configure SPI_FLASH_SPI pins: MISO */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  /*!< Configure SPI_FLASH_SPI pins: MOSI */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  /*!< Configure SPI_FLASH_SPI_CS_PIN pin: SPI_FLASH Card CS pin */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  /* Deselect the FLASH: Chip Select high */
  SPI_FLASH_CS_HIGH();

  /* SPI1 configuration */
  // W25X16: data input on the DIO pin is sampled on the rising edge of the CLK. 
  // Data on the DO and DIO pins are clocked out on the falling edge of CLK.
  SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
  SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
  SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
  SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
  SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
  SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
  SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;
  SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
  SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
  SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

  /* Enable SPI1  */
  SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}
#define SPI_FLASH_CS_HIGH()      GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4)
void SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_SPI_ALL_PERIPH(SPIx));
  assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));
  if (NewState != DISABLE)
  {
    /* Enable the selected SPI peripheral */
    SPIx->CR1 |= CR1_SPE_Set;
  }
  else
  {
    /* Disable the selected SPI peripheral */
    SPIx->CR1 &= CR1_SPE_Reset;
  }
}