STM32——SPI通信

一、SPI通信

• SPI（Serial Peripheral Interface）是由Motorola公司开发的一种通用数据总线
• 四根通信线：SCK（Serial Clock）【CLK或SCL】、MOSI（Master Output Slave Input）【DO（Data Output）】、MISO（Master Input Slave Output）【DI（Data Input）】、SS（Slave Select）【CS或NSS】
• 同步，全双工
• 支持总线挂载多设备（一主多从）
• 最大传输速度取决于芯片厂商设计需求，比I2C最大400KHZ快
• SPI硬件开销较大，通信线个数较多
• SS（Slave Select）从机选择线（可以不止一条），专门用来指定通信的从机地址，相比于I2C在起始条件后的寻址操作方便

二、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【低电平有效】
• 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
• 需要共地
• 对比I2C的输出引脚配置为复用开漏输出，因为是半双工要切换输入输出，且实现多主机的时钟同步和总线仲裁，容易电源短路
• 当从机的SS引脚为高电平时，MISO必须切换为高阻态
  

三、移位示意图

高电平：移位输出
低电平：采样输入

SPI的数据收发都是基于字节交换这个基本单元进行的

如果只要读取从机数据时：主机可以发送0X00或0XFF去和从机换数据

四、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）【用的多】

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

ps：MISO一条线表示高阻态

交换一个字节（模式1）

CPOL=0：空闲状态时，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：空闲状态时，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：空闲状态时，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

五、SPI时序

通常采用指令码加读写数据的模型，起始条件后第一个字节为指令码，在从机中会有指令集，指导从机完成相应功能

发送指令

向SS指定的设备，发送指令（0x06）

指定地址写

向SS指定的设备，发送写指令（0x02），随后在指定地址（Address[23:0]）下，写入指定数据（Data）

• 由于从机W25Q64芯片内存地址为24位，所以起始条件后要发送三个字节指定地址，先发送的是高位地址，后发送的则是低位地址

指定地址读

向SS指定的设备，发送读指令（0x03），随后在指定地址（Address[23:0]）下，读取从机数据（Data）

参考视频：江科大自化协