STM32—SPI通信

news2024/9/20 20:21:22

1.SPI简介

四根通信线：SCK(Serial Clock)(时钟线)、MOSI(Master Output Slave Input)、MISO(Master Input Slave Output)、SS(Slave Select)

同步、全双工

支持总线挂载多设备（一主多从）

所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起

主机另外引出多条SS控制线（低电平有效），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

 

2.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

 

交换一个字节（模式0）

CPOL = 0：空闲状态，SCK为低电平

CPHA = 0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据 

交换一个字节（模式1）

CPOL = 0：空闲状态，SCK为低电平

CPHA = 1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据

交换一个字节（模式2）

CPOL = 1：空闲状态，SCK为高电平

CPHA = 0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据

 

交换一个字节（模式3）

CPOL = 1：空闲状态，SCK为高电平

CPHA = 1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据

3.SPI外设简介

STM32内部集成了硬件SPI收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、数据收发等功能，减轻CPU的负担

可配置8位/16位数据帧、高位先行/低位先行

时钟频率：f_{PCLK} / （2，4，8，16，32，64，128，256）

支持多主机模型、主或从模式

可精简为半双工/单工通信

支持DMA

兼容I2S协议

 

4.SPI基本结构

 

 

 

5.SPI相关标准库函数简介

//恢复缺省配置
void SPI_I2S_DeInit(SPI_TypeDef* SPIx);

//初始化
void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct);

//给结构体变量默认值
void SPI_StructInit(SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct);

//SPI使能
void SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState);

//中断使能
void SPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT, FunctionalState NewState);

//DMA使能
void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq, FunctionalState NewState);

//写DR数据寄存器
void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data);

//读DR数据寄存器
uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx);

//获取标志位
FlagStatus SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_FLAG);

//清除标志位
void SPI_I2S_ClearFlag(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_FLAG);

//获取中断标志位
ITStatus SPI_I2S_GetITStatus(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT);

//清除中断标志位
void SPI_I2S_ClearITPendingBit(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT);

6.案例

6.1软件SPI读写W25Q64

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_4,(BitAction)BitValue);
}

void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_5,(BitAction)BitValue);
}

void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_7,(BitAction)BitValue);
}

uint8_t MySPI_R_MISO(void)
{
	return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6);
}

void MySPI_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

	MySPI_W_SS(1);
	MySPI_W_SCK(0);
}

void MySPI_Start(void)
{
	MySPI_W_SS(0);
}

void MySPI_Stop(void)
{
	MySPI_W_SS(1);
}

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	uint8_t ByteReceive = 0x00;
	
	for(uint8_t i = 0;i < 8;i++)
	{
		MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i));
		MySPI_W_SCK(1);
		if (MySPI_R_MISO() == 1){ByteReceive |= (0x80 >> i);}
		MySPI_W_SCK(0);
	}

	return ByteReceive;
}

//uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
//{
//	uint8_t ByteReceive = 0x00;
//	
//	for(uint8_t i = 0;i < 8;i++)
//	{
//		MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i));
//		ByteSend <<= 1;
//		MySPI_W_SCK(1);
//		if (MySPI_R_MISO() == 1){ByteReceive |= 0x01;}
//		MySPI_W_SCK(0);
//	}

//	return ByteReceive;
//}


#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MySPI.h"                  
#include "W25Q64_Ins.h"                 


void W25Q64_Init(void)
{
	MySPI_Init();
}

void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID,uint16_t *DID)
{
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_JEDEC_ID);
	*MID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
	*DID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	
	*DID <<= 8;
	*DID |= MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);	
	MySPI_Stop();
}

void W25Q64_WriteEnable(void)
{
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE);
	MySPI_Stop();
}

void W25Q64_WaitBusy(void)
{
	uint32_t Timeout = 100000;
	
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);
	while ((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01)
	{
		Timeout --;
		if(Timeout == 0)
		{
			break;
		}
	}
	MySPI_Stop();
}

void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address,uint8_t *DataArray,uint16_t Cout)
{
	W25Q64_WriteEnable();
	
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM);
	MySPI_SwapByte(Address  >> 16);
	MySPI_SwapByte(Address >> 8);
	MySPI_SwapByte(Address);
	for (uint16_t i = 0;i < Cout;i++)
	{
		MySPI_SwapByte(DataArray[i]);
	}
	MySPI_Stop();
	
	W25Q64_WaitBusy();
}

void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
{
	W25Q64_WriteEnable();
	
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);
	MySPI_SwapByte(Address  >> 16);
	MySPI_SwapByte(Address >> 8);
	MySPI_SwapByte(Address);
	MySPI_Stop();
	
	W25Q64_WaitBusy();
}

void W25Q64_ReadData(uint32_t Address,uint8_t *DataArray,uint32_t Cout)
{
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA);
	MySPI_SwapByte(Address  >> 16);
	MySPI_SwapByte(Address >> 8);
	MySPI_SwapByte(Address);
	for(uint32_t i = 0;i < Cout;i++)
	{
		DataArray[i] = 	MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE);
	}
	MySPI_Stop();
}

6.2硬件SPI读写W25Q64

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_4,(BitAction)BitValue);
}


void MySPI_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

	SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
	//SPI模式
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
	//配置SPI裁剪引脚,当前选择为双线全双工
	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
	//配置8位还是16位数据帧
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
	//选择低位先行还是高位先行
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
	//波特率预分频器，配置SCK时钟的频率
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;
	//配置SPI模式
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
	//配置SPI模式
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
	//CRC校验,当前所给为默认值
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
	SPI_Init(SPI1,&SPI_InitStructure);
	
	SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);
	
	MySPI_W_SS(1);
}

void MySPI_Start(void)
{
	MySPI_W_SS(0);
}

void MySPI_Stop(void)
{
	MySPI_W_SS(1);
}

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) != SET);
	
	SPI_I2S_SendData(SPI1,ByteSend);
	
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE) != SET);

	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

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