SPI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。
串行外设接口(SPI)允许芯片与外部设备以半/全双工、同步、串行方式通信。此接口可以被配置成主模式，并为外部从设备提供通信时钟(SCK)。接口还能以多主配置方式工作。它可用于多种用途，包括使用一条双向数据线的双线单工同步传输，还可使用CRC校验的可靠通信。
SPI 特征
● 3线全双工同步传输
● 带或不带第三根双向数据线的双线单工同步传输
● 8或16位传输帧格式选择
● 主或从操作
● 支持多主模式
● 8个主模式波特率预分频系数(最大为fPCLK/2)
● 从模式频率 (最大为fPCLK/2)
● 主模式和从模式的快速通信
● 主模式和从模式下均可以由软件或硬件进行NSS管理：主/从操作模式的动态改变
● 可编程的时钟极性和相位
● 可编程的数据顺序， MSB在前或LSB在前
● 可触发中断的专用发送和接收标志
● SPI总线忙状态标志
● 支持可靠通信的硬件CRC
─ 在发送模式下， CRC值可以被作为最后一个字节发送
SPI接口
─ 在全双工模式中对接收到的最后一个字节自动进行CRC校验
● 可触发中断的主模式故障、过载以及CRC错误标志
● 支持DMA功能的1字节发送和接收缓冲器：产生发送和接受请求
SPI功能描述
SPI概述
SPI框图见下图：
通常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/从备。它的功能是用来作为“片选引脚”，让主设备可以单独地与特定从设备通讯，避免数据线上的冲突。从设备的NSS引脚可以由主设备的一个标准I/O引脚来驱动。一旦被使能(SSOE位)， NSS引脚也可以作为输出引脚，并在SPI处于主模式时拉低；此时，所有的SPI设备，如果它们的NSS引脚连接到主设备的NSS引脚，则会检测到低电平，如果它们被设置为NSS硬件模式，就会自动进入从设备状态。当配置为主设备、 NSS配置为输入引脚(MSTR=1， SSOE=0)时，如果NSS被拉低，则这个SPI设备进入主模式失败状态：即MSTR位被自动清除，此设备进入从模式 。
举例说明
下图是一个单主和单从设备互连原理 ：
1. 这里NSS引脚设置为输入
MOSI脚相互连接， MISO脚相互连接。这样，数据在主和从之间串行地传输(MSB位在前)。通信总是由主设备发起。主设备通过MOSI脚把数据发送给从设备，从设备通过MISO引脚回传数据。这意味全双工通信的数据输出和数据输入是用同一个时钟信号同的；时钟信号由主设备通过SCK脚提供。
2.从选择(NSS)脚管理
有2种NSS模式：
● 软件NSS模式：可以通过设置SPI_CR1寄存器的SSM位来使能这种模式(见图211)。在这种模式下NSS引脚可以用作它用，而内部NSS信号电平可以通过写SPI_CR1的SSI位来驱动
● 硬件NSS模式，分两种情况：
─ NSS输出被使能：当STM32F10xxx工作为主SPI，并且NSS输出已经通过SPI_CR2寄存器的SSOE位使能，这时NSS引脚被拉低，所有NSS引脚与这个主SPI的NSS引脚相连并配置为硬件NSS的SPI设备，将自动变成从SPI设备。当一个SPI设备需要发送广播数据，它必须拉低NSS信号，以通知所有其它的设备它是主
设备；如果它不能拉低NSS，这意味着总线上有另外一个主设备在通信，这时将产生一个硬件失败错误(Hard Fault)。
─ NSS输出被关闭：允许操作于多主环境。
注意事项：
- 在改变CPOL/CPHA位之前，必须清除SPE位将SPI禁止。
- 主和从必须配置成相同的时序模式。
- SCK的空闲状态必须和SPI_CR1寄存器指定的极性一致(CPOL为’1’时，空闲时应上拉SCK为
高电平； CPOL为’0’时，空闲时应下拉SCK为低电平)。 - 数据帧格式(8位或16位)由SPI_CR1寄存器的DFF位选择，并且决定发送/接收的数据长度
数据时序图：
SPI内部结构简明图
SPI接口一般使用4条线通信：
1、MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。
2、MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。
3、SCLK时钟信号，由主设备产生。
4、CS从设备片选信号，由主设备控制。
SPI工作原理
① 硬件上为4根线。
② 主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。
③ 串行移位寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机，从机也将自己的串行移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。
④ 外设的写操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。
#
