学单片机必须要掌握的集中串行通信协议中spi就是其中之一。
下面主要是讲解下个人对于spi通信时序图以及通信协议的理解（有说错的请大指出，小弟也是刚学的有很多不懂）。
下面进入正题：
SPI简介
SPI就是串行外围设备接口，它是一种高速的，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，这四根线的定义分别是：
MISO：主设备数据输入，从设备数据输出；
MOSI：主设备数据输出，从设备数据输入；
SCLK：时钟信号，由主设备产生；
CS：从设备片选信号，由主设备控制；
SPI为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求（具体得看外设spi读写时序图，有时序图编写驱动代码），其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。
spi内部结构图：
SPI总线数据传输时序图如下图：
总结：spi通信为4线全双工，spi通信由于时钟极性（CPOL）时钟相位（CPHA）的不同可以配置为4种模式。完成一位数据传输是在一个周期两个跳变沿内完成的，一个跳变沿采样（可以理解为：内部移位寄存器读取io值），一个跳变沿数据输出（可以理解为：内部移位寄存器将最高位移动到io口上）。
具体移动过程参考此帖子：http://bbs.elecfans.com/jishu_441914_1_1.html
时钟前沿输出：
时钟后沿采样：
就这样一个周期完成一位数据的交换。
stm32spi主模式下数据的发送与接收：
数据发送过程
当写入数据至发送缓冲器时，发送过程开始。
在发送第一个数据位时，数据字被并行地(通过内部总线)传入移位寄存器，而后串行地移出到MOSI脚上； MSB在先还是LSB在先，取决于SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位的设置。数据从发送缓冲器传输到移位寄存器时TXE标志将被置位，如果设置了SPI_CR1寄存器中的TXEIE位，将产生中断。
数据接收过程
对于接收器来说，当数据传输完成时：
● 传送移位寄存器里的数据到接收缓冲器，并且RXNE标志被置位。
● 如果设置了SPI_CR2寄存器中的RXNEIE位，则产生中断。
在最后采样时钟沿， RXNE位被设置，在移位寄存器中接收到的数据字被传送到接收缓冲器。读SPI_DR寄存器时， SPI设备返回接收缓冲器中的数据。读SPI_DR寄存器将清除RXNE位。
一旦传输开始，如果下一个将发送的数据被放进了发送缓冲器，就可以维持一个连续的传输流。在试图写发送缓冲器之前，需确认TXE标志应该为’1’。
总结; 发送端：数据---DR寄存器---->缓冲区----->移位寄存器------>一位一位的发送到主机输出口
接收端：读取miso口数据（从机发来）到移位寄存器---->读取8位后放入缓冲区-----DR寄存器
程序的读写数据都是对缓冲区操作的。发送缓冲寄存器为空TXE=1，接收缓冲寄存器不为空RXNE=1，所以spi读写数据过程：
发送数据时：判断发送缓冲寄存器是否为空为空则发送，
接收数据时：判断接收缓冲寄存器是否非空，是则读取数据。
例如：
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData)
{
u8 retry=0;
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的 SPI
//标志位设置与否:发送缓存空标志位
{
retry++;
if(retry>200)
return 0;
}
SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); //通过外设 SPIx 发送一个数据
retry=0;
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)//检查指定的
SPI 标志位设置与否:接受缓存非空标志位
{
retry++;
if(retry>200)return 0;
}
return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回通过 SPIx 最近接收的数据
}
stm32 spi初始化过程：
配置步骤
1. 通过SPI_CR1寄存器的BR[2:0]位定义串行时钟波特率。
2. 选择CPOL和CPHA位，定义数据传输和串行时钟间的相位关系(见图212)。
3. 设置DFF位来定义8位或16位数据帧格式。
4. 配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定义帧格式。
5. 如果需要NSS引脚工作在输入模式，硬件模式下，在整个数据帧传输期间应把NSS脚连接
到高电平；在软件模式下，需设置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引脚工作
在输出模式，则只需设置SSOE位。
6. 必须设置MSTR位和SPE位(只当NSS脚被连到高电平，这些位才能保持置位)。
在这个配置中， MOSI引脚是数据输出，而MISO引脚是数据输入。
例如：
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置 SPI 全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //设置 SPI 工作模式:设置为主 SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // 8 位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//选择了串行时钟的稳态:时钟悬空高
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //数据捕获于第二个时钟沿
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由硬件管理
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频 256
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); //②根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //③使能 SPI 外设