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wx：嵌入式工程师成长日记

（一）简介

• 四根通信线：SCK、MOSI、MISO、SS(片选信号)

• 同步（同步通信是一种通信模式，在这种模式下，发送方和接收方在同一时刻进行数据传输。），全双工

• 支持总线挂载多设备（仅一主多从），会有多根SS线

限制通讯速度100、400KHz

相对于I2C，SPI的优缺点：

①SPI协议并没有严格规定最大传输速度，其取决于芯片厂商需求。

②全双工，SPI硬件开销大，通讯过程中经常会有资源库浪费现象。

（二）硬件电路

• 所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起

• • SCK：

    时钟线完全由主机掌控

  • MOSI：主机输出，从机输入

  • MISO：主机输入，从机输出

• 主机另外引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚

• 输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空或上拉输入

SPI的输入输出引脚是固定的，基本不会出现冲突，因此可以使用推挽输出。但SPI仍有可能在MISO线上多个从机推挽输出造成冲突，因此SPI规定从机未被选中时候的MISO引脚必须为高阻态

（三）移位示意图

移位寄存器随着SCK的频率触发移位，会将箭头方向移出去的一位放到引脚上。在SCK频率触发的间隔，主机和从机都进行数据采集，获取移除位所在的引脚的电平存放到各自箭头方向连接的寄存器上。

多次后就完成了一个字节的数据交换。只收或只发的情况下，只需要忽略掉发送或者接收信号即可。

（四）SPI时序基本单元

• 起始条件：SS从高电平切换到低电平

• 终止条件：SS从低电平切换到高电平

如果CPOL被清'0'，SCK引脚在空闲状态保持低电平；如果CPOL被置'1'，SCK引脚在空闲状态保持高电平。

如果CPHA(时钟相位)位被置'1'，SCK时钟的第二个边沿(CPOL位为0时就是下降沿，CPOL位为'1'时就是上升沿)进行数据位的采样，数据在第二个时钟边沿被锁存。

如果CPHA位被清'0'，SCK时钟的第一边沿(CPOL位为'0'时就是上升沿，CPOL位为'1'时就是下降沿)进行数据位采样，数据在第一个时钟边沿被锁存。 

【交换一个字节（模式0）】

• （时钟极性）CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平

• （时钟相位）CPHA=0：SCK第一个下降沿移入数据，第二个下降沿移出数据

MISO不发送数据时候为高阻态（中间线），只要SS不置高，可以一致重复交换数据。

【交换一个字节（模式1）】（常用、高速）

• CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平

• CPHA=1：SCK第一个下降沿移出数据，第二个下降沿移入数据

【交换一个字节（模式2）】

• CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平

• CPHA=0：SCK第一个上升沿移入数据，第二个上升沿移出数据

【交换一个字节（模式3）】

• CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平

• CPHA=1：SCK第一个上升沿移出数据，第二个上升沿移入数据

（五）SPI配置代码

1.初始化

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //双线双向全双工SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPISPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // 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;//第二个跳变沿数据被采样SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频 256SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器

2.使能SPI

SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能 SPI 外设SPI2_ReadWriteByte(0xff); //启动传输，主机发一个字节，进行一次传输，可以启动传输

3.SPI传输数据

//发送数据函数 void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)； //接收数据函数 uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx)；

4.查看 SPI 传输状态函数

判断数据是否传输完成，发送区是否为空

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE)；

判断接收是否完成，接收区是否空

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE)