一，spi總線協(xié)議

SPI，是英語 Serial Peripheral Interface 的縮寫顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。SPI是一種高速的，全雙工，同步的通信總線， 并且在芯片的管腳上只占用四根線。

SPI 是一個(gè)環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，由 ss(cs)、sck、sdi（mosi）、sdo（miso） 構(gòu)成，其時(shí)序其實(shí)很簡(jiǎn)單，主要是在 sck 的控制下，兩個(gè)雙向移位寄存器進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換。 上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。 上升沿到來的時(shí)候，sdo 上的電平將被發(fā)送到從設(shè)備的寄存器中。 下降沿到來的時(shí)候，sdi 上的電平將被接收到主設(shè)備的寄存器中。

寄存器中數(shù)據(jù)的收發(fā)格式可以參考一下圖片,在第一個(gè)脈沖周期的上升沿階段，進(jìn)行采樣，主機(jī)數(shù)據(jù)整體左移，主機(jī)最低位在脈沖周期的下降沿階段接收從機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)0。如此循環(huán)往復(fù)實(shí)現(xiàn)8為數(shù)據(jù)的收發(fā)。

二，spi的時(shí)序圖

SPI 模塊為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)工作要求，其輸出串行同步時(shí)鐘極性和相位可以進(jìn)行配置。

時(shí)鐘極性(CPOL)對(duì)傳輸協(xié)議沒有重大的影響。如果 CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果 CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。

時(shí)鐘相位(CPHA) 能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果 CPHA=0，在串行同步時(shí)鐘的第一個(gè)跳變沿(上升或下降)數(shù)據(jù)被采樣；如 果 CPHA=1，在串行同步時(shí)鐘的第二個(gè)跳變沿(上升或下降)數(shù)據(jù)被采樣。

SPI 主模塊和與之通信的外設(shè)音時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致。 SPI 時(shí)序圖詳解---SPI 接口在模式 0 下輸出第一位數(shù)據(jù)的時(shí)刻 SPI 接口有四種不同的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序，取決于 CPOL 和 CPHL 這兩位的組合。圖 1 中表現(xiàn)了這四種時(shí)序，時(shí)序與 CPOL、CPHL 的 關(guān)系也可以從圖中看出

三，spi框圖

SPI的方框圖見下圖

MISO：主設(shè)備輸入/從設(shè)備輸出引腳。該引腳在從模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在主模式下接收數(shù)據(jù)。

MOSI：主設(shè)備輸出/從設(shè)備輸入引腳。該引腳在主模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在從模式下接收數(shù)據(jù)。

SCK：串口時(shí)鐘，作為主設(shè)備的輸出，從設(shè)備的輸入

需要關(guān)注的是他的NSS引腳，具體的框圖如下 ：

3.1如果STM32作為SPI總線的主設(shè)備

如果是硬件模式，并且SSOE等于1，那么NSS引腳電平可以送入內(nèi)部NSS，內(nèi)部NSS也可以通過輸出控制單元送到NSS引腳上，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)從設(shè)備的控制了。NSS引腳在工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)低電平，可以打開外部從設(shè)備。如果SSOE等于0，這時(shí)內(nèi)部NSS信息就無法送到NSS引腳了，那不是無法控制從設(shè)備了么？對(duì)，此時(shí)NSS引腳就無法控制從設(shè)備了，不過如果有其他的主設(shè)備將NSS引腳拉低，那么此時(shí)SPI就自動(dòng)進(jìn)入了從模式，可以接收數(shù)據(jù)了，實(shí)現(xiàn)了多主模式下（比如兩個(gè)STM32通過SPI進(jìn)行通信，都可能是主設(shè)備）的功能切換。

如果是軟件模式，內(nèi)部NSS的信息來自于SSI標(biāo)志位，但內(nèi)部NSS信息無法送到NSS引腳，此時(shí)就需要用戶使用其他的GPIO引腳來控制從設(shè)備。

3.2如果STM32作為SPI總線的從設(shè)備

如果是硬件模式，且SSOE=0，NSS引腳信號(hào)可以送入到內(nèi)部NSS，STM32可以受控于其他主設(shè)備。如果此時(shí)SSOE=1,那么SPI也可以切換成主模式，實(shí)現(xiàn)從到主的切換。

如果是軟件模式，如果SSI=0，那么內(nèi)部NSS一直為低電平，總是被選中，可以隨時(shí)和外部設(shè)備通信（此時(shí)STM32自己是從設(shè)備）。

因此：一般STM32做主設(shè)備，且管理一個(gè)從設(shè)備，可以設(shè)置成硬件模式。 如果管理多個(gè)從設(shè)備，可以設(shè)置軟件模式。如果STM32做從設(shè)備，盡量也設(shè)置成軟件模式，讓SSI=0，就可以隨時(shí)接收數(shù)據(jù)了。

四，spi相關(guān)寄存器

從spi的框圖中可以看出，spi相關(guān)的寄存器主要有SPI_CR1,SPI_CR2,SPI_SR,SPI_DR這四個(gè)寄存器。

SPI_CR1是spi的控制寄存器，通過這個(gè)寄存器我們可以設(shè)置spi的一些功能參數(shù)，具體寄存器內(nèi)容如下圖：

寄存器低六位分別是控制時(shí)鐘相位，時(shí)鐘極性，主從設(shè)備選擇和通訊波特率的。具體細(xì)節(jié)可以查看手冊(cè)。除了寄存器操作，我們也可以直接使用庫函數(shù)操作。下面列出了部分常用庫函數(shù)：

SPI_Init 根據(jù) SPI_InitStruct 中指定的參數(shù)初始化外設(shè) SPIx 寄存器
SPI_Cmd使能或者失能 SPI 外設(shè)
SPI_SendData 通過外設(shè) SPIx 發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)
SPI_ReceiveData 返回通過 SPIx 最近接收的數(shù)據(jù)
SPI_NSSInternalSoftwareConfig 為選定的 SPI 軟件配置內(nèi)部 NSS 管腳

SPI 狀態(tài)寄存器(SPI_SR)，通過狀態(tài)寄存器可以得知spi當(dāng)前狀態(tài)，是否在發(fā)送數(shù)據(jù)，以及接受和發(fā)送緩沖區(qū)是否為空，通過這些判斷來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，當(dāng)然也有寫好的庫函數(shù)可以直接操作。

具體的初始化操作：

void spi_Init(void)
{
	/*spi引腳配置
CS PB0
CSK PA5 
MISO PA6 
MOSI PA57
*/
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_Port;//定義結(jié)構(gòu)體變量	
	GPIO_Port.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//模式	
	GPIO_Port.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //引腳
	GPIO_Port.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Port);
	GPIO_Port.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Port.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //引腳
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Port);
	GPIO_Port.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//模式
	GPIO_Port.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //引腳
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Port);//MISO
	GPIO_Port.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//模式
	GPIO_Port.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //引腳
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Port);//MOSI

	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);//把CS信號(hào)線拉高
	
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);//spi時(shí)鐘使能
	SPI_InitTypeDef SPI_InitStruct;
	SPI_InitStruct.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2;//二分頻，36mhz
	SPI_InitStruct.SPI_CPHA =SPI_CPHA_1Edge;//相位設(shè)置，第一個(gè)跳變沿采樣
	SPI_InitStruct.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;//極性設(shè)置，空狀態(tài)低電平
	SPI_InitStruct.SPI_CRCPolynomial = 0x7;//CRC校驗(yàn)值
	SPI_InitStruct.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;//數(shù)據(jù)大小，SPI 發(fā)送接收 8 位幀結(jié)構(gòu)
	SPI_InitStruct.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;//通訊方式，SPI 設(shè)置為雙線雙向全雙工
	SPI_InitStruct.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;//數(shù)據(jù)傳輸從高位開始
	SPI_InitStruct.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;//主從設(shè)置，設(shè)置為主模式
	SPI_InitStruct.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;//nss控制選擇，有內(nèi)部寄存器控制
	SPI_Init(SPI1,&SPI_InitStruct);
	
	SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);
}