目录
SPI简介
硬件电路
SPI模式
软件模拟初始化
时序基本单元
起始条件
终止条件
发送与接收
SPI基本单元代码
MySPI.h
MySPI.c
SPI简介
SPI（Serial Peripheral Interface），即串行外围设备接口，是由Motorola公司开发的一种高速全双工通用数据总线。它被广泛地使用在要求通讯速率较高的场合。
特征
- 同步，全双工，串行
- 通讯速率较高
- 支持总线挂载多设备（一主多从）
- 四条通信线
- 短距离
通信线
SCK（Serial Clock）：串行时钟线，主机生成时钟，主机和从机根据电平边沿（上升沿或下降沿）发送数据位、接收数据位
MOSI（Master Output Slave Input）：主机输出，从机输入
MISO（Master Input Slave Output）：主机输入，从机输出
SS（Slave Select）：指定主机与哪个从机通信，同一时间主机只能选择一个从机，故只能设置一个SS低为电平。未被选中(NSS引脚为高电平)的从设备会忽略总线上的数据传输
传输速度
SPI总线上的主设备必须在通信开始时候配置并生成相应的时钟信号。从理论上讲，只要实际可行，时钟速率就可以是你想要的任何速率，当然这个速率受限于每个系统能提供多大的系统时钟频率，以及最大的速率。
硬件电路
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，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
当从机的SS引l脚为高电平,也就是从机未被选中时,它的MISO引脚，必须切换为高阻态,在SS为低电平时，MISO才允许变为推挽输出。在SS未被选中的状态，从机的MISO引脚必须关断输出，即配置输出为高阻态。
SPI模式
SPI 根据时钟极性和时钟相位的不同可以有4种工作模式，通常在编写 SPI 设备驱动程序时需要特别注意从设备的时钟相位与时钟极性，如果与主设备不一致时，一般都不能进行正常的通信。
-
模式0（CKPL=0，CKPH=0）：
- 时钟极性（Clock Polarity）为0，表示时钟空闲状态为低电平。
- 时钟相位（Clock Phase）为0，表示数据在时钟信号的奇数边沿（时钟上升沿）进行采样和稳定。
-
模式1（CKPL=0，CKPH=1）：
- 时钟极性为0，时钟空闲状态为低电平。
- 时钟相位为1，数据在时钟信号的偶数边沿（时钟下降沿）进行采样和稳定。
-
模式2（CKPL=1，CKPH=0）：
- 时钟极性为1，时钟空闲状态为高电平。
- 时钟相位为0，数据在时钟信号的奇数边沿（时钟下降沿）进行采样和稳定。
-
模式3（CKPL=1，CKPH=1）：
- 时钟极性为1，时钟空闲状态为高电平。
- 时钟相位为1，数据在时钟信号的偶数边沿（时钟上升沿）进行采样和稳定。
软件模拟初始化
根据SPI硬件规定：
MISO（Master Input Slave Output），SCK（Serial Clock），SS（Slave Select）均配置为推挽输出
MISO（Master Input Slave Output）配置为上拉输入
GPIO的其它参数的理解可以阅读下方博客，这里不再赘述。
【STM32】GPIO和AFIO标准库使用框架_gpio afio-CSDN博客
本篇软件模拟使用SPI的模式0
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);//推挽输出默认输出低电平
MySPI_W_SS(1);//不选择从机，空闲状态
MySPI_W_SCK(0);//模式0空闲时的SCK
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);
}时序基本单元
起始条件
SS（Slave Select）从高电平切换到低电平
void MySPI_Start(void)
{
//初始化时已经配置空闲状态时为高电平，现拉低选择从机
MySPI_W_SS(0);
}终止条件
SS从低电平切换到高电平
void MySPI_Stop(void)
{
//通讯过程中，SS为低电平，拉高代表通讯结束
MySPI_W_SS(1);
}发送与接收
SPI只有主模式和从模式之分，没有读和写的说法，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一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。也就是说，你发一个数据必然会收到一个数据；你要收一个数据必须也要先发一个数据。
硬件SPI，主机SCK电平变化与数据读写几乎同时进行，但软件SPI，程序是一条一条执行的，软件模拟就先变化时钟，再读写数据位，不是同时进行的
交换一个字节（模式0）
CPOL=0：空闲状态时，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
在SS下降沿的时候，主机和从机就需要移出数据，那样SCK的第一个边沿才能移入数据
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
uint8_t i, ByteReceive = 0x00;
for (i = 0; i < 8; i ++)
{
MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i));//第一次在SS下降沿时发送数据为位，之后SCK下降沿时发送数据位
MySPI_W_SCK(1);
if (MySPI_R_MISO() == 1){ByteReceive |= (0x80 >> i);}//SCK上升沿时接收数据位
MySPI_W_SCK(0);
}
return ByteReceive;
}SPI基本单元代码
MySPI.h
#ifndef __MYSPI_H
#define __MYSPI_H
void MySPI_Init(void);
void MySPI_Start(void);
void MySPI_Stop(void);
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend);
#endifMySPI.c
#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);//推挽输出默认输出低电平
MySPI_W_SS(1);
MySPI_W_SCK(0);
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);
}
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 i, ByteReceive = 0x00;
for (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;
}
