STM32——SPI
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，STM32F1 也有 SPI 接口。
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 主要特点有： 可以同时发出和接收串行数据； 可以当作主机或从机工作； 提供频率可编程时钟； 发送结束中断标志； 写冲突保护； 总线竞争保护等。
SPI 总线四种工作方式 SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，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 主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。
不同时钟相位下的总线数据传输时序如图 28.1.1 所示：
STM32F1 的 SPI 功能很强大， SPI 时钟最高可以到 18Mhz，支持 DMA，可以配置为 SPI协议或者 I2S 协议。
我们将使用 STM32 的 SPI 来读取外部 SPI FLASH 芯片（W25Q128），实现类似上节的功能。这里对 SPI 我们只简单介绍一下 SPI 的使用， STM32 的 SPI 详细介绍请参考《STM32中文参考手册》， 23 节。然后我们再简单介绍下 SPI FLASH 芯片。 我们使用 STM32 的 SPI2 的主模式，下面就来看看 SPI2 部分的设置步骤吧， STM32的主模式配置步骤如下：
1）配置相关引脚的复用功能，使能 SPI2 时钟。
我们要用 SPI2，第一步就要使能 SPI2 的时钟， SPI2 的时钟通过 APB1ENR 的第 14 位来设置。其次要设置 SPI2 的相关引脚为复用输出，这样才会连接到SPI2 上否则这些 IO 口还是默认的状态，也就是标准输入输出口。这里我们使用的是 PB13、 14、 15 这 3 个（SCK.、 MISO、MOSI， CS 使用软件管理式），所以设置这三个为复用功能 IO。
2）设置 SPI2 工作模式。
这一步全部是通过 SPI2_CR1 来设置，我们设置 SPI2 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然后通过 CPOL 和 CPHA 位来设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI2 的时钟频率（最大18Mhz），以及数据的格式（MSB 在前还是 LSB 在前）。
3）使能 SPI2。
这一步通过 SPI2_CR1 的 bit6 来设置，以启动 SPI2，在启动之后，我们就可以开始 SPI 通讯了。
SPI2 的使用就介绍到这里，接下来介绍一下 W25Q128。 W25Q128 是华邦公司推出的大容量 SPI FLASH 产品， W25Q128 的容量为 128Mb， 该系列还有 W25Q80/16/32/64 等。 ALIENTEK所选择的 W25Q128 容量为 128Mb，也就是 16M 字节。
W25Q128 将 16M 的容量分为 256 个块（Block），每个块大小为 64K 字节，每个块又分为16 个扇区（Sector），每个扇区 4K 个字节。 W25Q128 的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除 4K 个字节。这样我们需要给 W25Q128 开辟一个至少 4K 的缓存区，这样对 SRAM 要求比较高，要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的操作。
W25Q128 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 2.7~3.6V，W25Q128 支持标准的 SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz（双输出时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M），更多的 W25Q128 的介绍，请参考 W25Q128 的DATASHEET。
二：硬件连接
本章实验功能简介：开机的时候先检测 W25Q128 是否存在，然后在主循环里面检测两个按键，其中 1 个按键（KEY1） 用来执行写入 W25Q128 的操作，另外一个按键（KEY0） 用来执行读出操作，在 TFTLCD 模块上显示相关信息。同时用 DS0 提示程序正在运行。
所要用到的硬件资源如下：
1） 指示灯 DS0
2） KEY0 和 KEY1 按键
3） TFTLCD 模块
4） SPI
5） W25Q128
板上的 W25Q128 是直接连在 STM32F1 的 SPI2上的，连接关系如图 28.2.1 所示：
这里，我们的 F_CS 是连接在 PB12 上面的，另外要特别注意： W25Q128 和 NRF24L01 共用 SPI2，所以这两个器件在使用的时候，必须分时复用（通过片选控制）才行。
