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SPI协议详解：原理、应用及STM32实现

创作时间:

作者:

@小白创作中心

SPI协议详解：原理、应用及STM32实现

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/2301_77941139/article/details/135732040

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工同步串行通信协议，广泛应用于嵌入式系统中。本文将详细介绍SPI协议的基本概念、线路、设备连接关系、通信模式、优缺点以及在STM32微控制器中的应用。

SPI知识

SPI是全双工同步串行协议。全双工意味着使用SPI的设备可以在同一时刻输入和输出数据；同步意味必须要通过时钟信号来确定何时收发数据；串行意味着收发数据是一位接着一位的。

线路

SPI总共有4种类型的线路，分别为CS(SS)、SCLK、MOSI、MISO。SS线可以有多根，其他类型的线只能有一个

SS(CS)为片选信号线，通常情况下拉高意味着master与该cs接的slave不进行通信，拉低意味着master与该cs接的slave进行通信。
SCLK为时钟线，时钟线只能由master进行控制。
MOSI(master output slave input)，这根线用于主机发送数据，从机接收数据。
MISO（master input slave output)，这根线用于从机发送数据主机接受数据。

设备之间的连接关系

SPI可以实现一主一从，也可以实现一主多从。

SPI实现一主一从非常简单，重点叙述一下一主多从。

有多条CS线

则每个CS线连接一个设备，当选中一个从设备时，就把该cs线上的电平拉低。当然如果同时将两条CS线拉低，会造成设备交换混乱。具体如图

菊花链

若主设备只有一条CS线，则可以使用菊花链进行信号传输。主设备通过MOSI把信号发送给第一个从设备，第一从设备从MISO信号线发送给第二从设备（用该设备的MOSI线接受)...最后一个从设备通过MISO线把数据传回给从设备。具体如下

菊花链有个巨大的确点是并行传输，只要其中一个设备坏了，下一级设备就接收不到信息了。

通信模式和时序逻辑

SPI有4种通信模式，由CPOL和CPHA决定采用哪一种通信模式（在何时传输数据以及何时采样）。

模式0: CPOL = 0,CPHA = 0

该模式时数据空闲状态为低电平，即SCLK为高电平时读取的数据为有效。接收设备在第一个边沿（上升沿读取数据)。

模式1: CPOL = 0,CPHA = 1

该模式时数据空闲状态为低电平，即SCLK为高电平时读取的数据为有效。接收设备在第2个边沿（上升沿读取数据)。

模式2: CPOL = 1,CPHA = 0

该模式时数据空闲状态为高电平，即SCLK为低电平时读取的数据为有效。接收设备在第一个边沿（上升沿读取数据)。

模式3: CPOL = 1,CPHA = 1

该模式时数据空闲状态为高电平，即SCLK为低电平时读取的数据为有效。接收设备在第2个边沿（上升沿读取数据)。

可能会有人有疑问，CPOL = 0,CPHA = 0这种模式时，发送设备最开始发送的那一位数据是在什么时候呢？是在知道CS为低电平的那一刻立即发出的。详见

优缺点

优点

全双工串行通信，可以以较高的速率进行收发数据。
不限制数据传输格式，数据传输格式极其灵活。

缺点

不确定数据是否接收。
没有纠错功能。

传输例子

stm32 SPI

typedef struct
{
  uint16_t SPI_Direction;           /*!< Specifies the SPI unidirectional or bidirectional data mode.
                                         This parameter can be a value of @ref SPI_data_direction */
  uint16_t SPI_Mode;                /*!< Specifies the SPI operating mode.
                                         This parameter can be a value of @ref SPI_mode */
  uint16_t SPI_DataSize;            /*!< Specifies the SPI data size.
                                         This parameter can be a value of @ref SPI_data_size */
  uint16_t SPI_CPOL;                /*!< Specifies the serial clock steady state.
                                         This parameter can be a value of @ref SPI_Clock_Polarity */
  uint16_t SPI_CPHA;                /*!< Specifies the clock active edge for the bit capture.
                                         This parameter can be a value of @ref SPI_Clock_Phase */
  uint16_t SPI_NSS;                 /*!< Specifies whether the NSS signal is managed by
                                         hardware (NSS pin) or by software using the SSI bit.
                                         This parameter can be a value of @ref SPI_Slave_Select_management */
 
  uint16_t SPI_BaudRatePrescaler;   /*!< Specifies the Baud Rate prescaler value which will be
                                         used to configure the transmit and receive SCK clock.
                                         This parameter can be a value of @ref SPI_BaudRate_Prescaler.
                                         @note The communication clock is derived from the master
                                               clock. The slave clock does not need to be set. */
  uint16_t SPI_FirstBit;            /*!< Specifies whether data transfers start from MSB or LSB bit.
                                         This parameter can be a value of @ref SPI_MSB_LSB_transmission */
  uint16_t SPI_CRCPolynomial;       /*!< Specifies the polynomial used for the CRC calculation. */
}SPI_InitTypeDef;

这是stm32 spi初始化结构体，了解上面内容就几乎明白了怎么初始化。