【STM32-学习笔记-9-】SPI通信

文章目录

  • SPI通信
    • Ⅰ、SPI通信概述
      • 1、SPI技术规格
        • 2、SPI应用
      • 3、硬件电路
        • 移位示意图
    • Ⅱ、SPI时序基本单元
      • ①、起始条件
      • ②、终止条件
      • ③、交换一个字节（模式0）
      • ④、交换一个字节（模式1）
      • ⑤、交换一个字节（模式2）
      • ⑥、交换一个字节（模式3）
    • Ⅲ、SPI时序
      • ①、发送指令
      • ②、指定地址写
      • ③、指定地址读
    • Ⅳ、W25Q64 - Nor Flash（闪存）
      • ①、硬件电路
      • ②、W25Q64框图
      • ③、Flash操作注意事项
      • ④、指令表
      • ⑤、电气特性表
      • ⑥、软件模拟SPI
        • 1>W25Q64.c
        • 2>W25Q64.h
        • 3>W25Q64_Ins.h
    • Ⅴ、硬件SPI（SPI外设）
      • 1、SPI外设简介
      • 2、SPI框图
      • 3、SPI基本结构
      • 4、主模式全双工连续传输
      • 5、非连续传输
    • Ⅵ、配置SPI外设
      • 1、SPI函数
      • 2、SPI_InitTypeDef结构体参数
        • ①、SPI_Mode
        • ②、SPI_Direction
        • ③、SPI_DataSize
        • ④、SPI_FirstBit
        • ⑤、SPI_BaudRatePrescaler
        • ⑥、SPI_CPOL
        • ⑦、SPI_CPHA
        • ⑧、SPI_NSS
        • ⑨、SPI_CRCPolynomial
      • 3、SPI的四种工作模式
      • 4、SPI外设
        • HardSPI.c

SPI通信

Ⅰ、SPI通信概述

​ SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种高速、全双工、同步的通信总线，广泛应用于嵌入式系统与外围设备间的短距离通信。SPI由摩托罗拉公司在20世纪80年代中期开发，后逐渐发展成为行业规范。它采用主从模式，通常由一个主设备（Master）和一个或多个从设备（Slave）组成。主设备负责控制通信过程，包括时钟信号的生成、从设备的选择以及数据的发送与接收

1、SPI技术规格

  • SPI四根通信线
    • SCK（Serial Clock）：时钟信号线，由主设备产生，用于同步数据传输
    • MOSI（Master Output, Slave Input）：主设备输出、从设备输入的数据线
    • MISO（Master Input, Slave Output）：主设备输入、从设备输出的数据线
    • CS/SS（Chip Select/Slave Select）：从设备选择信号线，用于主设备选择与其通信的从设备（默认1）
  • 工作模式：SPI有四种工作模式，由CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）定义。这决定了数据采样和发送的时钟边沿
  • 数据帧格式：通常为8位或16位，可以配置为MSB（高位在前）或LSB（低位在前）。
  • 传输速率：SPI支持较高的数据传输速率，通常能达到甚至超过10M/bps
  • 通信特点：全双工通信，可以同时发送和接收数据；同步通信，使用时钟信号来同步数据传输；连接简单，硬件结构简单
2、SPI应用
  • 存储器芯片：如EEPROM、SRAM、SPI Flash等，用于数据的高速读写和存储
  • 传感器：用于与各种传感器进行通信，获取传感器数据
  • 显示器：如液晶显示器和OLED显示器，传输图像数据和控制信号
  • 通信模块：如无线模块等，用于数据传输
  • 其他外设：如ADC、DAC等

3、硬件电路

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  • 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

  • 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

移位示意图

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Ⅱ、SPI时序基本单元

①、起始条件

SS从高电平切换到低电平

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②、终止条件

SS从低电平切换到高电平

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③、交换一个字节（模式0）

  • CPOL（时钟极性）=0：空闲状态时，SCK为低电平
  • CPHA（时钟相位）=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据
    • 由于SCK第一个边沿就要移入数据，因此在SCK之前，就要先将数据移出

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④、交换一个字节（模式1）

CPOL（时钟极性）=0：空闲状态时，SCK为低电平

CPHA（时钟相位）=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据

    • SCK上升沿时，MOSI和MISO都将数据移至数据寄存器中
    • 直到SCK下降沿时，
      • 主机移入数据寄存器中的最高位数据“B7”移入从机的最低位；
      • 从机移入数据寄存器中的最高位数据“B7”移入主机的最低位，从而完成数据交换

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⑤、交换一个字节（模式2）

CPOL（时钟极性）=1：空闲状态时，SCK为高电平

CPHA（时钟相位）=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据

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⑥、交换一个字节（模式3）

CPOL（时钟极性）=1：空闲状态时，SCK为高电平

CPHA（时钟相位）=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据

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Ⅲ、SPI时序

①、发送指令

  • 向SS指定的设备，发送指令（0x06）

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②、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）

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③、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）

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Ⅳ、W25Q64 - Nor Flash（闪存）

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①、硬件电路

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②、W25Q64框图

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  • W25Q64闪存芯片中有8Mbyte闪存空间，这些空间被划分为128个块（Block 0~Block 127），每个块占有64kb

  • 每个块又被分成16个扇区（Sector 0~Sector 15），每个扇区占有4kb

  • 扇区又可以划分成16个页，每页占有256byte

请添加图片描述

③、Flash操作注意事项

  • 写入操作时：

    • 写入操作前，必须先进行写使能
    • 每个数据位只能由1改写为0，不能由0改写为1
    • 写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1
    • 擦除必须按最小擦除单元进行（擦除所有、擦除块、擦除扇区）
    • 连续写入多字节时，最多写入一页的数据，超过页尾位置的数据，会回到页首覆盖写入
    • 写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作

  • 读取操作时：

    • 直接调用读取时序，无需使能，无需额外操作，没有页的限制，读取操作结束后不会进入忙状态，但不能在忙状态时读取

④、指令表

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⑤、电气特性表

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⑥、软件模拟SPI

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MySPI.h"
//模拟SPI
//输出:>SS：	PA4
//输出:>SCK：	PA5
//输出:>MOSI：	PA7
//输入:>MISO：	PA6void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue) {GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);
}
void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue) {GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, (BitAction)BitValue);
}
void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue) {GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, (BitAction)BitValue);
}
uint8_t MySPI_R_MISO(void) {return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6);
}void MySPI_Init(void)
{//初始化GPIORCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//配置默认电平MySPI_W_SS(1);MySPI_W_SCK(0);//使用SPI模式0
}//起始条件-----SS从高电平切换到低电平
void MySPI_Start(void)
{MySPI_W_SS(0);
}//终止条件-----SS从低电平切换到高电平
void MySPI_Stop(void)
{MySPI_W_SS(1);
}//交换一个字节（模式0）
uint8_t MySPI_SwapByte_Mod0(uint8_t ByteSend)
{uint8_t	ByteReceive = 0;uint8_t	i = 0;for(i = 0;i < 8;i++){MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i));MySPI_W_SCK(1);if(MySPI_R_MISO() == 1) {ByteReceive |= 0x80 >> i;}MySPI_W_SCK(0);}return ByteReceive;
}
方法2：使用移位模型
//uint8_t MySPI_SwapByte_Mod0(uint8_t ByteSend)
//{
//	uint8_t	ByteReceive = 0;
//	uint8_t	i = 0;
//	for(i = 0;i < 8;i++)
//	{
//		MySPI_W_MOSI(ByteSend & 0x80);
//		ByteSend <<= 1
//		MySPI_W_SCK(1);
//		if(MySPI_R_MISO() == 1) {ByteSend |= 0x01;}
//		MySPI_W_SCK(0);
//	}
//	return ByteSend;
//}//交换一个字节（模式1）
uint8_t MySPI_SwapByte_Mod1(uint8_t ByteSend)
{uint8_t	ByteReceive = 0;uint8_t	i = 0;for(i = 0;i < 8;i++){MySPI_W_SCK(1);MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i));MySPI_W_SCK(0);if(MySPI_R_MISO() == 1) {ByteReceive |= 0x80 >> i;}}return ByteReceive;
}
1>W25Q64.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MySPI.h"
#include "W25Q64.h"
#include "W25Q64_Ins.h"void W25Q64_Init(void)
{MySPI_Init();
}//读取ID
void W25Q64_ReadID(W25Q64_ID_TypeDef* ID)
{MySPI_Start();MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_JEDEC_ID);ID->Manufacturer_ID = MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_Dummy_BYTE);ID->Device_ID = MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_Dummy_BYTE);ID->Device_ID <<= 8;ID->Device_ID |= MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_Dummy_BYTE);MySPI_Stop();
}//W25Q64写使能
void W25Q64_W_Enable(void)
{MySPI_Start();MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_WRITE_ENABLE);MySPI_Stop();
}//W25Q64读状态寄存器1(判断是否处于忙状态)
void W25Q64_WaitBusy(void)
{uint32_t Timeout = 100000;MySPI_Start();MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1);while((MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_Dummy_BYTE) & 0x01) == 1){Timeout--;if(Timeout == 0){break;//超时退出}}MySPI_Stop();
}/*************************************************************************************** 名称				W25Q64_PageProgram* 功能				W25Q64页编程* 参数Addr			写入数据的地址* 参数DataArray	存放写入数据的数组* 参数Count		写入的数据数量*/
//Count <= 256  (256字节页面缓冲区)
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Addr, uint8_t* DataArray, uint16_t Count)
{W25Q64_W_Enable();//写使能MySPI_Start();MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_PAGE_PROGRAM);//写入页编程指令MySPI_SwapByte_Mod0(Addr >> 16);//A23~A16MySPI_SwapByte_Mod0(Addr >> 8);	//A15~A8MySPI_SwapByte_Mod0(Addr);		//A7~A0	uint16_t i = 0;for(i = 0;i < Count;i++){MySPI_SwapByte_Mod0(DataArray[i]);}MySPI_Stop();W25Q64_WaitBusy();//等待忙状态
}//W25Q64扇区擦除(4KB)
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Addr)
{W25Q64_W_Enable();//写使能MySPI_Start();MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB);//写入扇区擦除(4KB)指令MySPI_SwapByte_Mod0(Addr >> 16);//A23~A16MySPI_SwapByte_Mod0(Addr >> 8);	//A15~A8MySPI_SwapByte_Mod0(Addr);		//A7~A0	MySPI_Stop();W25Q64_WaitBusy();//等待忙状态
}/*************************************************************************************** 名称				W25Q64_ReadData* 功能				W25Q64读取数据* 参数Addr			读取数据的地址* 参数DataArray	存放读取数据的数组* 参数Count		读取的数据数量* 返回值			无*/
void W25Q64_ReadData(uint32_t Addr, uint8_t* DataArray, uint32_t Count)
{uint32_t i;MySPI_Start();MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_READ_DATA);//写入读取数据指令MySPI_SwapByte_Mod0(Addr >> 16);//A23~A16MySPI_SwapByte_Mod0(Addr >> 8);	//A15~A8MySPI_SwapByte_Mod0(Addr);		//A7~A0for(i = 0;i < Count;i++){	DataArray[i] = MySPI_SwapByte_Mod0(W25Q64_Dummy_BYTE);}MySPI_Stop();
}
2>W25Q64.h
#ifndef __W25Q64_H__
#define __W25Q64_H__
#include "stdint.h"typedef struct
{uint8_t Manufacturer_ID;//厂商IDuint16_t Device_ID;//设备ID
}W25Q64_ID_TypeDef;void W25Q64_Init(void);
void W25Q64_ReadID(W25Q64_ID_TypeDef* ID);//读取ID
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Addr, uint8_t* DataArray, uint16_t Count);//页编程
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Addr);//W25Q64扇区擦除(4KB)
void W25Q64_ReadData(uint32_t Addr, uint8_t* DataArray, uint32_t Count);//读取数据#endif
3>W25Q64_Ins.h
#ifndef __W25Q64_INS_H
#define __W25Q64_INS_H#define W25Q64_WRITE_ENABLE							0x06	//写入使能
#define W25Q64_WRITE_DISABLE						0x04	//写入失能
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1				0x05	//读取状态寄存器-1
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_2				0x35	//读取状态寄存器-2
#define W25Q64_WRITE_STATUS_REGISTER				0x01	//写入状态寄存器
#define W25Q64_PAGE_PROGRAM							0x02	//页面编程
#define W25Q64_QUAD_PAGE_PROGRAM					0x32	//四页面编程
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_64KB						0xD8	//块擦除(64KB)
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_32KB						0x52	//块擦除(32KB)
#define W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB						0x20	//扇区擦除(4KB)
#define W25Q64_CHIP_ERASE							0xC7	//芯片擦除
#define W25Q64_ERASE_SUSPEND						0x75	//擦除暂停
#define W25Q64_ERASE_RESUME							0x7A	//擦除恢复
#define W25Q64_POWER_DOWN							0xB9	//掉电
#define W25Q64_HIGH_PERFORMANCE_MODE				0xA3	//高性能模式
#define W25Q64_CONTINUOUS_READ_MODE_RESET			0xFF	//连续读取模式重置
#define W25Q64_RELEASE_POWER_DOWN_HPM_DEVICE_ID		0xAB	//退出掉电或高性能模式/设备ID
#define W25Q64_MANUFACTURER_DEVICE_ID				0x90	//制造商/设备ID
#define W25Q64_READ_UNIQUE_ID						0x4B	//读取唯一ID
#define W25Q64_JEDEC_ID								0x9F	//JEDEC ID
#define W25Q64_READ_DATA							0x03	//读取数据
#define W25Q64_FAST_READ							0x0B	//快速读取
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_OUTPUT				0x3B	//快速读取双输出
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_IO					0xBB	//快速读取双输入/输出
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_OUTPUT				0x6B	//快速读取四输出
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_IO					0xEB	//快速读取四输入/输出
#define W25Q64_OCTAL_WORD_READ_QUAD_IO				0xE3	//八进制字读取四输入/输出#define W25Q64_Dummy_BYTE							0xFF	//无用数据#endif

Ⅴ、硬件SPI（SPI外设）

1、SPI外设简介

  • STM32内部集成了硬件SPI收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、数据收发等功能，减轻CPU的负担

  • 可配置8位/16位数据帧、高位先行/低位先行

  • 时钟频率：

    • 时钟频率 = f P C L K 2 , 4 , 8 , 16 , 32 , 64 , 128 , 256 = 总线时钟频率 预分频系数 时钟频率=\frac{f_{PCLK}}{2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256} =\frac{总线时钟频率}{预分频系数} 时钟频率=2,4,8,16,32,64,128,256fPCLK​​=预分频系数总线时钟频率​

  • 支持多主机模型、主或从操作

  • 可精简为半双工/单工通信

  • 支持DMA

  • 兼容I2S协议（数字音频信号传输协议）

  • STM32F103C8T6 硬件SPI资源：SPI1（挂载在APB2上，PCLK为72MHz）、SPI2（挂载在APB1上，PCLK为36MHz）

2、SPI框图

图中所示的是低位先行

image-20250111145559624

  • 发送缓冲区的数据移至移位寄存器中时，会置TXE（发送寄存器空）标志位
  • 当移位寄存器中的数据移动至接收缓冲区时，会置RXNE（接收寄存器非空）标志位

3、SPI基本结构

image-20250111191525365

4、主模式全双工连续传输

image-20250111191911988

5、非连续传输

image-20250111191919123

Ⅵ、配置SPI外设

1、SPI函数

// 重置指定的SPI/I2S为默认值
void SPI_I2S_DeInit(SPI_TypeDef* SPIx);// 初始化指定的SPI，根据初始化结构体配置参数
void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct);// 初始化指定的I2S，根据初始化结构体配置参数
void I2S_Init(SPI_TypeDef* SPIx, I2S_InitTypeDef* I2S_InitStruct);// 初始化SPI初始化结构体的默认值
void SPI_StructInit(SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct);// 初始化I2S初始化结构体的默认值
void I2S_StructInit(I2S_InitTypeDef* I2S_InitStruct);// 开启或关闭指定的SPI
void SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState);// 开启或关闭指定的I2S
void I2S_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState);// 开启或关闭SPI/I2S的中断
void SPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT, FunctionalState NewState);// 开启或关闭SPI/I2S的DMA请求
void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq, FunctionalState NewState);// 通过SPI/I2S发送数据（写DR数据寄存器）
void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data);
// 通过SPI/I2S接收数据（读DR数据寄存器）
uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx);// 配置SPI的内部NSS软件管理
void SPI_NSSInternalSoftwareConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_NSSInternalSoft);// 开启或关闭SPI的SS输出
void SPI_SSOutputCmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState);// 配置SPI的数据大小
void SPI_DataSizeConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_DataSize);// 通过SPI发送CRC值
void SPI_TransmitCRC(SPI_TypeDef* SPIx);// 开启或关闭SPI的CRC计算
void SPI_CalculateCRC(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState);// 获取SPI的CRC值
uint16_t SPI_GetCRC(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_CRC);// 获取SPI的CRC多项式
uint16_t SPI_GetCRCPolynomial(SPI_TypeDef* SPIx);
// 配置SPI的双向线模式
void SPI_BiDirectionalLineConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_Direction);// 获取SPI/I2S标志状态
FlagStatus SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_FLAG);
// 清除SPI/I2S标志
void SPI_I2S_ClearFlag(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_FLAG);// 获取SPI/I2S中断状态
ITStatus SPI_I2S_GetITStatus(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT);
// 清除SPI/I2S中断待处理位
void SPI_I2S_ClearITPendingBit(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT);

2、SPI_InitTypeDef结构体参数

①、SPI_Mode

指定SPI的工作模式

  • 该参数可以是@ref SPI_mode的值

  • @ref SPI_mode：

    • 宏定义解释

      1. SPI_Mode_Master
        • 描述：定义了SPI主模式。在这种模式下，SPI设备作为主设备，负责控制时钟信号（SCLK），并发起数据传输。主设备通常用于控制从设备，如传感器、存储器等
      2. SPI_Mode_Slave
        • 描述：定义了SPI从模式。在这种模式下，SPI设备作为从设备，响应主设备的时钟信号（SCLK），并根据主设备的指令进行数据传输。从设备通常用于提供数据或接收数据，如传感器、存储器等

      宏函数

      1. IS_SPI_MODE(MODE)
        • 描述：这是一个宏函数，用于检查给定的工作模式设置是否有效
        • 参数：MODE，代表SPI的工作模式设置
        • 功能：检查MODE是否等于SPI_Mode_Master或SPI_Mode_Slave中的任一个
        • 返回值：如果MODE有效，返回1（真），否则返回0（假）

      表格：

      宏定义值描述
      SPI_Mode_Master0x0104SPI主模式
      SPI_Mode_Slave0x0000SPI从模式
      宏函数描述
      IS_SPI_MODE(MODE)检查MODE是否为有效的SPI工作模式设置
②、SPI_Direction

指定SPI的单向或双向数据模式

  • 该参数可以是@ref SPI_data_direction：

    • 宏定义解释

      1. SPI_Direction_2Lines_FullDuplex
        • 描述：定义了SPI的全双工模式，使用两条线进行数据传输。在这种模式下，SPI设备可以同时发送和接收数据
      2. SPI_Direction_2Lines_RxOnly
        • 描述：定义了SPI的仅接收模式，使用两条线进行数据传输。在这种模式下，SPI设备仅接收数据，不发送数据
      3. SPI_Direction_1Line_Rx
        • 描述：定义了SPI的单线接收模式。在这种模式下，SPI设备使用一条线进行数据接收
      4. SPI_Direction_1Line_Tx
        • 描述：定义了SPI的单线发送模式。在这种模式下，SPI设备使用一条线进行数据发送

      宏函数

      1. IS_SPI_DIRECTION_MODE(MODE)
        • 描述：这是一个宏函数，用于检查给定的数据方向设置是否有效
        • 参数：MODE，代表SPI的数据方向设置
        • 功能：检查MODE是否等于SPI_Direction_2Lines_FullDuplex、SPI_Direction_2Lines_RxOnly、SPI_Direction_1Line_Rx或SPI_Direction_1Line_Tx中的任一个
        • 返回值：如果MODE有效，返回1（真），否则返回0（假）

      表格：

      宏定义值描述
      SPI_Direction_2Lines_FullDuplex0x0000全双工模式，使用两条线
      SPI_Direction_2Lines_RxOnly0x0400仅接收模式，使用两条线
      SPI_Direction_1Line_Rx0x8000单线接收模式
      SPI_Direction_1Line_Tx0xC000单线发送模式
      宏函数描述
      IS_SPI_DIRECTION_MODE(MODE)检查MODE是否为有效的SPI数据方向设置
③、SPI_DataSize

指定SPI数据大小

  • 该参数可以是@ref SPI_data_size：

    • 宏定义解释

      1. SPI_DataSize_16b
        • 描述：定义了SPI的数据大小为16位。在这种模式下，每次数据传输的大小为16位（2字节）
      2. SPI_DataSize_8b
        • 描述：定义了SPI的数据大小为8位。在这种模式下，每次数据传输的大小为8位（1字节）

      宏函数

      1. IS_SPI_DATASIZE(DATASIZE)
        • 描述：这是一个宏函数，用于检查给定的数据大小设置是否有效
        • 参数：DATASIZE，代表SPI的数据大小设置
        • 功能：检查DATASIZE是否等于SPI_DataSize_16b或SPI_DataSize_8b中的任一个
        • 返回值：如果DATASIZE有效，返回1（真），否则返回0（假）

      表格：

      宏定义值描述
      SPI_DataSize_16b0x080016位数据大小
      SPI_DataSize_8b0x00008位数据大小
      宏函数描述
      IS_SPI_DATASIZE(DATASIZE)检查DATASIZE是否为有效的SPI数据大小设置
④、SPI_FirstBit

指定数据传输是MSB（高位先行）还是LSB（低位先行）

  • 该参数可以是@ref SPI_MSB_LSB_transmission：

    • 宏定义解释

      1. SPI_FirstBit_MSB
        • 描述：定义了SPI的数据传输顺序为先传输最高位（MSB）高位先行。在这种模式下，数据的最高位（最左边的位）先被发送和接收。这是最常见的数据传输顺序，适用于大多数SPI设备
      2. SPI_FirstBit_LSB
        • 描述：定义了SPI的数据传输顺序为先传输最低位（LSB）低位先行。在这种模式下，数据的最低位（最右边的位）先被发送和接收。这种配置在某些特定的应用场景中可能有用，例如在处理某些特殊的编码或数据格式时

      宏函数

      1. IS_SPI_FIRST_BIT(BIT)
        • 描述：这是一个宏函数，用于检查给定的数据传输顺序设置是否有效
        • 参数：BIT，代表SPI的数据传输顺序设置
        • 功能：检查BIT是否等于SPI_FirstBit_MSB或SPI_FirstBit_LSB中的任一个
        • 返回值：如果BIT有效，返回1（真），否则返回0（假）

      表格：

      宏定义值描述
      SPI_FirstBit_MSB0x0000先传输最高位（MSB）高位先行
      SPI_FirstBit_LSB0x0080先传输最低位（LSB）低位先行
      宏函数描述
      IS_SPI_FIRST_BIT(BIT)检查BIT是否为有效的SPI数据传输顺序设置
⑤、SPI_BaudRatePrescaler

指定波特率预算器值，该值将为用于配置发送和接收SCK时钟

  • 通信时钟来源于主时钟。不需要设置从时钟

  • 该参数可以是@ref spi_baudrate_precaler：

    • 宏定义解释

      1. SPI_BaudRatePrescaler_2
        • 描述：定义了SPI的波特率预分频器为2。这意味着SPI时钟频率是系统时钟频率的1/2
      2. SPI_BaudRatePrescaler_4
        • 描述：定义了SPI的波特率预分频器为4。这意味着SPI时钟频率是系统时钟频率的1/4
      3. … …

      宏函数

      1. IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(PRESCALER)
        • 描述：这是一个宏函数，用于检查给定的波特率预分频器设置是否有效
        • 参数：PRESCALER，代表SPI的波特率预分频器设置
        • 功能：检查PRESCALER是否等于预定义的波特率预分频器值中的任一个
        • 返回值：如果PRESCALER有效，返回1（真），否则返回0（假）

      表格：

      宏定义值描述
      SPI_BaudRatePrescaler_20x0000预分频器为2
      SPI_BaudRatePrescaler_40x0008预分频器为4
      SPI_BaudRatePrescaler_80x0010预分频器为8
      SPI_BaudRatePrescaler_160x0018预分频器为16
      SPI_BaudRatePrescaler_320x0020预分频器为32
      SPI_BaudRatePrescaler_640x0028预分频器为64
      SPI_BaudRatePrescaler_1280x0030预分频器为128
      SPI_BaudRatePrescaler_2560x0038预分频器为256
      宏函数描述
      IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(PRESCALER)检查PRESCALER是否为有效的SPI波特率预分频器设置
⑥、SPI_CPOL

指定时钟极性（Clock Polarity）配置（决定了SPI时钟线（SCLK）的默认电平）

  • 该参数可以是@ref SPI_Clock_Polarity：

    • 宏定义解释

      1. SPI_CPOL_Low
        • 描述：定义了SPI的时钟极性为低电平。在这种配置下，SPI时钟线（SCLK）的默认电平为低电平（0）。数据在时钟从低到高的边沿（上升沿）被采样，在从高到低的边沿（下降沿）被发送
      2. SPI_CPOL_High
        • 描述：定义了SPI的时钟极性为高电平。在这种配置下，SPI时钟线（SCLK）的默认电平为高电平（1）。数据在时钟从高到低的边沿（下降沿）被采样，在从低到高的边沿（上升沿）被发送

      宏函数

      1. IS_SPI_CPOL(CPOL)
        • 描述：这是一个宏函数，用于检查给定的时钟极性设置是否有效
        • 参数：CPOL，代表SPI的时钟极性设置
        • 功能：检查CPOL是否等于SPI_CPOL_Low或SPI_CPOL_High中的任一个
        • 返回值：如果CPOL有效，返回1（真），否则返回0（假）

      表格：

      宏定义值描述
      SPI_CPOL_Low0x0000时钟极性为低电平
      SPI_CPOL_High0x0002时钟极性为高电平
      宏函数描述
      IS_SPI_CPOL(CPOL)检查CPOL是否为有效的SPI时钟极性设置
⑦、SPI_CPHA

定义了SPI的时钟相位（Clock Phase）配置 （决定了数据在时钟的哪个边沿被采样和发送）

时钟相位（CPHA）：

  • CPHA = 0：数据在时钟的第一个边沿被采样，在第二个边沿被发送
  • CPHA = 1：数据在时钟的第二个边沿被采样，在第一个边沿被发送

  • 该参数可以是@ref SPI_Clock_Phase：

    • 宏定义解释

      1. SPI_CPHA_1Edge
        • 描述：0定义了SPI的时钟相位为第一个时钟边沿。在这种配置下，数据在时钟的第一个边沿（上升沿或下降沿，取决于时钟极性）被采样，在第二个边沿被发送
      2. SPI_CPHA_2Edge
        • 描述：1定义了SPI的时钟相位为第二个时钟边沿。在这种配置下，数据在时钟的第二个边沿被采样，在第一个边沿被发送

      宏函数

      1. IS_SPI_CPHA(CPHA)
        • 描述：这是一个宏函数，用于检查给定的时钟相位设置是否有效
        • 参数：CPHA，代表SPI的时钟相位设置
        • 功能：检查CPHA是否等于SPI_CPHA_1Edge或SPI_CPHA_2Edge中的任一个
        • 返回值：如果CPHA有效，返回1（真），否则返回0（假）

      表格：

      宏定义值描述
      SPI_CPHA_1Edge0x0000数据在第一个时钟边沿被采样
      SPI_CPHA_2Edge0x0001数据在第二个时钟边沿被采样
      宏函数描述
      IS_SPI_CPHA(CPHA)检查CPHA是否为有效的SPI时钟相位设置
⑧、SPI_NSS

从设备选择（Slave Select，NSS）管理配置 （决定了SPI从设备的NSS信号是由硬件控制还是软件控制）

  • 该参数可以是@ref SPI_Slave_Select_management：

    • 宏定义解释

      1. SPI_NSS_Soft
        • 描述：定义了SPI的NSS信号由软件管理。
          • 在这种模式下，NSS信号由软件控制，通常在每次数据传输前后手动设置和清除。这适用于需要灵活控制NSS信号的场景，例如在多从设备系统中，主设备需要精确控制每个从设备的NSS信号
      2. SPI_NSS_Hard
        • 描述：定义了SPI的NSS信号由硬件管理。
          • 在这种模式下，NSS信号由硬件自动控制，通常在数据传输开始时自动置低，在数据传输结束时自动置高。这适用于简单的SPI通信场景，减少了软件控制的复杂性

      宏函数

      1. IS_SPI_NSS(NSS)
        • 描述：这是一个宏函数，用于检查给定的从设备选择管理设置是否有效
        • 参数：NSS，代表SPI的从设备选择管理设置
        • 功能：检查NSS是否等于SPI_NSS_Soft或SPI_NSS_Hard中的任一个
        • 返回值：如果NSS有效，返回1（真），否则返回0（假）

      表格：

      宏定义值描述
      SPI_NSS_Soft0x0200NSS信号由软件管理
      SPI_NSS_Hard0x0000NSS信号由硬件管理
      宏函数描述
      IS_SPI_NSS(NSS)检查NSS是否为有效的SPI从设备选择管理设置
⑨、SPI_CRCPolynomial

CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）多项式配置

  • 复位值为0x0007，根据应用可以设置其它数值

    • 注：在I2S模式下不使用

  • CRC校验：

    • CRC校验是一种常用的错误检测方法，通过在数据传输前后计算CRC值，可以检测数据在传输过程中是否发生了错误
    • CRC多项式是一个特定的多项式，用于生成CRC校验码。不同的多项式会产生不同的CRC校验码，因此选择合适的多项式非常重要

3、SPI的四种工作模式

模式CPOL（时钟极性）CPHA（时钟相位）数据采样时刻
模式000在时钟的上升沿采样数据
模式101在时钟的下降沿采样数据
模式210在时钟的下降沿采样数据
模式311在时钟的上升沿采样数据

4、SPI外设

HardSPI.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "HardSPI.h"
//硬件SPI
//输出:>SS：		PA4		由软件控制
//输出:>SCK：	PA5		由硬件控制
//输出:>MOSI：	PA7		由硬件控制
//输入:>MISO：	PA6		由硬件控制void HardSPI_W_SS(uint8_t BitValue) {GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);
}void HardSPI_Init(void)
{//初始化GPIORCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//将SS（软件控制）配置为通用推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//将输出口配置为复用推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//将输入口配置为上拉输入GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);//配置SPISPI_InitTypeDef SPI_InitStruct;SPI_InitStruct.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;//主从模式选择SPI_InitStruct.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;//选择全双工SPI_InitStruct.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;//设置8位数据大小SPI_InitStruct.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;//设置为高位先行SPI_InitStruct.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;//设置分频系数为128SPI_InitStruct.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;//0SPI_InitStruct.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;//0	CPOL=0；CPHA=0时为模式0SPI_InitStruct.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;//配置SS由软件管理SPI_InitStruct.SPI_CRCPolynomial = 0x0007;//不使用CRC校验，复位值为0x0007SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStruct);SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);//使能SPI外设HardSPI_W_SS(1);//配置默认电平
}//起始条件-----SS从高电平切换到低电平
void HardSPI_Start(void) {HardSPI_W_SS(0);
}//终止条件-----SS从低电平切换到高电平
void HardSPI_Stop(void) {HardSPI_W_SS(1);
}//交换一个字节（模式0）
uint8_t HardSPI_SwapByte_Mod0(uint8_t ByteSend)
{while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == !SET);//当发送数据寄存器为空标志位（TXE）== 1时，才跳出循环SPI_I2S_SendData(SPI1, ByteSend);//发送数据（写入DR时会自动清除TXE标志位）while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == !SET);//接收缓冲区接收到数据时跳出循环return  SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);//接收数据（读DR时会自动清除RXNE标志位）
}

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