一，SPI的简介

SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。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，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如MSP430单片机系列处理器。

二，SPI的物理层

1.多CS

 SCK:时钟线                                         CS:片选信号

MOSI:主机把向从机写入数据               MISO:主机从从机读取数据

CS：片选信号线，当有多少个从设备，就会有多少个外接线。当从设备的片选拉低的时候，就选中和主设备进行通讯，而其余的设备未被选中则会忽视总线数据上的传输。

SCK:时钟线，用于数据同步，由主机进行发送，决定的数据传输的速度。STM32的SPI的最大速率为fpclk/2。多个设备同时进行通讯的过程，速度受限于低速设备。

MOSI:主设备的输出引脚，从设备的输入引脚。【主设备输出数据，从设备接受数据】

MISO：主设备的输入引脚，从设备的输出引脚。【主设备输入数据，从设备输出数据】

2.菊花链

信号会通过将移位寄存器的数据通过MOSI输出，然后通过MOSI-1引脚进入从机1，在第二个数据命令周期，数据会通过从机1的MISO-1引脚将移位寄存器的数据传入到从机2里面，此时从机1便可以同时的接受来自主机的新命令，以此类推。当三个从机都收到了彼此需要的命令的时候，当检测到CS的上升沿信号，此时对应的从器件会执行自己移位寄存器里面的命令。当片选拉低时，命令不会执行，这就使得我们可以不断的通过一个一个的设备传递命令，直到到达我们需要执行该命令的从器件，去执行命令。

三，SPI的协议层

1.起始信号和终止信号

起始信号：CS片选信号高电平变为低电平，当从机检测到自己的片选拉低后，开始与主机进行通信。

终止信号：CS信号由低电平变为高电平，结束和主机之间的通讯，本次数据交互结束。

2.数据的有效性

数据借助MOSI和MISO进行传输，通过SCK时钟线进行数据的同步传输，数据在每一个SCK时钟周期传输一位数据。数据的输入和输出是同时进行的，发送一个数据也就会接受一个数据。在进行双向通信的时候，一边采用的是“MSB先行”。

3.时钟的相位和极性

SPI_CR寄存器的时钟和极性，出现了四种组合形式。

时钟极性【CPOL】：控制的是设备在空闲状态下的电平状态

CPOL为1：空闲状态为高电平           CPOL为0：空闲状态为低电平

时钟相位【CPHA】:控制采样信号的边沿

CPHA = 1:在SCK时钟的第二个边沿进行采样，同时数据要保持稳定，与此同时，则在第一个边沿进行数据的转换，准备下一次的数据传输。

CPHA = 0:在SCK时钟的第一个边沿进行采样，同时数据要保持稳定，与此同时，则在第二个边沿进行数据的转换，准备下一次的数据传输。

  四种组合： 

空闲状态为低电平：

CPOL= 0,CPHA = 0  在第一个上升沿采集信号

CPOL = 0,CPHA = 1 在第一个下降沿采集信号

空闲状态为高电平：

CPOL = 1,CPHA = 0 在第一个下降沿采集信号

CPOL = 1,CPHA = 1 在第一个上升沿采集信号

4.外设速率

stm32的SPI外设的速率为fpclk/2。

SPI1挂在在APB2总线上，速率为fpclk2/2 = 36Mbits/s。

SPI2挂在在APB1总线上，速率为fpclk1/2 = 18Mbits/s

5.数据的发送控制

不管是发送还是接收，数据都先会被存放在一个缓存器当中，发送时，先把数据放在发送缓存器中，再发送，接收时，先接收到接收缓存器，再被从设备接收。

 不难看出，每次发送一个字节数据，同时也要接收一个字节数据，同步完成。时钟信号由主设备发出。

移位寄存器通过MOSI线将数据传输给从机，从机也通过将移位寄存器的数据通过MISO传输给主机。当主机只读取一个从机的字节的时候，也需要向从机发送一个空字节，但是从机可以忽略这个字节，同理，从机只读取主机的一个数据，也需要向主机发送一个空子节，但是主机可以忽略掉。

发送时:当数据被写入到SPI_DR【发送缓存器】,数据被并行的传送到移位寄存器，然后串行的被移位到MOSI引脚。

接收时:当数据从MISO引脚接收到后，然后串行移位到移位寄存器，数据再从移位寄存器并行的移动到SPI_DR【接收缓存器】。