一、前言

STM32的SPI外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的SCK时钟频率为fpclk/2 (STM32F103型号的芯片默认 fpclk1为 36MHz，fpclk2为 72MHz)，完全支持 SPI协议的4种模式，数据帧长度可设置为8位或16位，可设置数据 MSB先行或 LSB 先行。它还支持双线全双工、双线单向以及单线模式。其中双线单向模式可以同时使用 MOSI及 MISO 数据线向一个方向传输数据，可以加快一倍的传输速度。而单线模式则可以减少硬件接线，当然这样速率会受到影响。

二、SPI功能框图

常SPI通过4个引脚与外部器件相连：

MISO：主设备输入/从设备输出引脚。该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。
MOSI：主设备输出/从设备输入引脚。该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。
SCK：串口时钟，作为主设备的输出，从设备的输入
NSS：从设备选择。这是一个可选的引脚，用来选择主/从设备。

STM32F103 SPI引脚总结：

其中SPI1是APB2上的设备，最高通信速率达36Mbits/s（72M/2）。 SPI2是APB1上的设备，最高通信速率达18Mbits/s（36M/2）。

三、SPI通信读写数据

STM32使用 SPI外设通讯时，在通讯的不同阶段它会对“状态寄存器 SR”的不同数据位写入参数，我们通过读取这些寄存器标志来了解通讯状态。下图是“主模式”流程，即 STM32 作为 SPI 通讯的主机端时的数据收发过程。

主模式收发流程及事件说明如下：
控制 NSS信号线，产生起始信号(图中没有画出)；
把要发送的数据写入到“数据寄存器 DR”中，该数据会被存储到发送缓冲区；
通讯开始，SCK时钟开始运行。MOSI把发送缓冲区中的数据一位一位地传输出去；MISO 则把数据一位一位地存储进接收缓冲区中；
当发送完一帧数据的时候，“状态寄存器 SR”中的“TXE 标志位”会被置 1，表示传输完一帧，发送缓冲区已空；类似地，当接收完一帧数据的时候，“RXNE标志位”会被置 1，表示传输完一帧，接收缓冲区非空；
等待到“TXE标志位”为 1 时，若还要继续发送数据，则再次往“数据寄存器DR”写入数据即可；等待到“RXNE标志位”为 1时，通过读取“数据寄存器DR”可以获取接收缓冲区中的内容。

/**
* @brief  使用SPI读取一个字节的数据
* @param  读取数据的地址
* @retval 返回接收到的数据状态
*/
int8_t SPI_FLASH_ReadByte(uint8_t* pBuffer)
{
	SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;

	/* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(BMI160_SPI, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
	{
		if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1);
	}

	/* 读取数据寄存器，获取接收缓冲区数据 */
	*pBuffer =SPI_I2S_ReceiveData(BMI160_SPI);

	return 0;
}

 /**
  * @brief  使用SPI发送一个字节的数据
  * @param  byte：要发送的数据
  * @retval 返回接发送的数据状态
  */
int8_t SPI_FLASH_SendByte(uint8_t byte)
{
  SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;

  /* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(BMI160_SPI, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
   {
    if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0);
   }

  /* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */
  SPI_I2S_SendData(BMI160_SPI, byte);

  return 0;
}

/**
  * @brief  Writes block of data to the Slave. 
  * @param  pBuffer: pointer to the buffer  containing the data to be written
  *         to the Slave.
  * @param  WriteAddr: Slave's internal address to write to.
  * @param  NumByteToWrite: number of bytes to write to the Slave.
  * @retval Communication result
  */
int8_t Bsp_Spi_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite)
{
	int8_t ret;
	uint8_t tmpBuf;
	
	/*!< Select the Slave: Chip Select low */
	BMI160_CS_LOW();

	ret = SPI_FLASH_SendByte(WriteAddr);
	ret = SPI_FLASH_ReadByte(&tmpBuf);

	/*!< while there is data to be written on the Slave*/
	while (NumByteToWrite--)
	{
	  /*!< Send the current byte */
	  ret = SPI_FLASH_SendByte(*pBuffer);
	  ret = SPI_FLASH_ReadByte(&tmpBuf);
	  /*!< Point on the next byte to be written */
	  pBuffer++;
	}
	
	/*!< Deselect the FLASH: Chip Select high */
	BMI160_CS_HIGH();

	return ret;
}

/**
  * @brief  Reads a block of data from the Slave.
  * @param  pBuffer: pointer to the buffer that receives the data read from the Slave.
  * @param  ReadAddr: Slave internal address to read from.
  * @param  NumByteToRead: number of bytes to read from the Slave.
  * @retval Communication result
  */
int8_t Bsp_Spi_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint16_t NumByteToRead)
{
	int8_t ret;
	uint8_t tmpBuf;

	/*!< Select the FLASH: Chip Select low */
	BMI160_CS_LOW();

	ret = SPI_FLASH_SendByte(ReadAddr);
	ret = SPI_FLASH_ReadByte(&tmpBuf);

	while (NumByteToRead--) /*!< while there is data to be read */
	{
		/*!< Read a byte from the FLASH */
		ret = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
		ret = SPI_FLASH_ReadByte(pBuffer);
		/*!< Point to the next location where the byte read will be saved */
		pBuffer++;
	}

	/*!< Deselect the FLASH: Chip Select high */
	BMI160_CS_HIGH();

	return ret;
}

备注：其中SPI工作在全双工的模式：

在发送数据的同时会读取数据，主要目的是发送数据，读取的数据是为了清除状态位丢弃即可。
在读取数据的同时会发送数据，主要目的是读取数据，发送数据是为了清除状态位发送无效数据即可。
这样的操作都是为了清除状态寄存器 SR对应的状态。