SPI接口原理

SPI内部结构简明图

SPI 主要特点

SPI工作过程

时钟信号的相位和极性

数据帧格式

SPI引脚配置

SPI初始化函数

程序配置过程

SPI：串行外围设备接口

mini板SPI引脚：PA4-PA8

SPI接口原理

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

SPI内部结构简明图

SPI 接口一般使用 4 条线通信：

MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。

MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。

SCLK 时钟信号，由主设备产生。

CS 从设备片选信号，由主设备控制。

SPI 主要特点

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工作过程

1.硬件上为4根线

2。主机和从机都有一个串行移位寄存器,主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。

3.串行移位寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机,从机也将自己的串行移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机。这样,两个移位寄存器中的内容就被交换。

4.外设的写操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作,主机只需忽略接收到的字节;反之,若主机要读取从机的个字节,就必须发送一个空字节来引发从机的传输。

简单理解：一个过程后主从机移位寄存器内数据交换

时钟信号的相位和极性

SPI_CR寄存器的CPOL和CPHA位，能够组合成四种可能的时序关系。CPOL(时钟极性)位控制在没有数据传输时时钟的空闲状态电平，此位对主模式和从模式下的设备都有效。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’时就是下降沿，CPOL位为’1’时就是上升沿)进行数据位采样，数据在第一个时钟边沿被锁存。

CPOL时钟极性和CPHA时钟相位的组合选择数据捕捉的时钟边沿。图212显示了SPI传输的4种CPHA和CPOL位组合。此图可以解释为主设备和从设备的SCK脚、 MISO脚、MOSI脚直接连接的主或从时序图。

数据帧格式

根据SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位，输出数据位时可以MSB在先也可以LSB在先。根据SPI_CR1寄存器的DFF位，每个数据帧可以是8位或是16位。所选择的数据帧格式对发送和 /或接收都有效。

SPI引脚配置

STM32 SPI接口可配置为支持SPI协议或者支持12S音频协议,默认是SPI模式。可以通过软件切换到I2S方式。

SPI初始化函数

void SPI1_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA| RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE ); //①GPIO,SPI 时钟使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7); //①初始化 GPIO SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置 SPI 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; // 8 位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//选择了串行时钟的稳态:时钟悬空高
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //数据捕获于第二个时钟沿
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由硬件管理
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频 256
SPI_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(SPI1, &SPI_InitStructure); //②根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //③使能 SPI 外设
SPI1_ReadWriteByte(0xff);/ /④启动传输
}

程序配置过程

①配置相关引脚的复用功能,使能SPlx时钟

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct),

②初始化SPIx,设置SPIx工作模式

void SPI_Init(SPI_ TypeDef* SPIx, SPI_Init TypeDef* SPI InitStruct);

③使能SPIx

void SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPlx, FunctionalState NewState),

④SPI传输数据

void SPI_12S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data);

uint16_t SPI_/2S_ReceiveData(SPI TypeDef* SPIx)

⑤查看SPI传输状态

SPI_/2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI /2S FLAG_RXNE);

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