参考资料：

笔记之STM32F0芯片S0PI_DMA的使用（HAL库）_stm32 spi dma-CSDN博客

一、SPI简介

SPI英文全称Serial Peripheral Interface，即串行外围设备接口，是一种高速、全双工、同步的串行通信总线。

二、 信号线

  • SCK（Serial Clock）：串行时钟线，由主设备产生，用于同步数据传输。
  • MOSI（Master Output Slave Input）：主机输出从机输入线，主设备通过这条线发送数据给从设备。
  • MISO（Master Input Slave Output）：主机输入从机输出线，主设备通过这条线接收从设备发送的数据。
  • CS（Slave Select）(NSS或SS)：从机选择线（每个从机一根选择线），用于选择与主设备进行通信的从设备。通常情况下，SS线为低电平有效，即当SS线为低电平时，选中对应的从设备进行通信。

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三、 开始与结束

当SS从高电平拉低到低电平，这个算是起始的一个时序。而SS从低电平拉高到高电平，就算是结束的时序。

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1.4 发送和接收字节

发送接收字节看似是两个时序，但是在SPI中却是同一个时序，因为SPI的机制是==我们发送一个字节，并且接收一个字节==（哪怕我们并不需要接收数据）。反过来看也可以是我们接收一个字节，并且发送一个字节（哪怕这个字节是无用的数据）。

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  • 来一个时钟上升沿信号，主机和从机分别把自己高位的值左移出来(一般高位先行)
  • 来一个时钟下降沿信号，主机和从机分别读入数据，存储到移位寄存器的低位

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交换bit

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在SCK上升沿的时候，移出MOSI的数据，在SCK下降沿的时候读取MISO的数据。

需要在SCK上升沿之前把需要发送的数据位放置在MOSI线上

SCK下降沿的时候马上读取MISO线上的数据位

（实际上下降沿和读取应该是同时的，但是我们软件模拟没法同时，但是效果是一样的）

1.6 不同模式下的通信

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二

时钟的极性和相位

1.时钟的极性(CPOL)

什么时候读数据(数据采集)和设置的时钟和相位有关

通信的整个过程分为空闲时刻和通信时刻

模式1：SCK上升沿的时候，移出MOSI的数据，在SCK下降沿的时候读取MISO数据

  • 空闲状态SCLK是低电平，CPOL=0

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  • 空闲状态SCLK是高电平，CPOL=1

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2.时钟的相位(CPHA)

直接决定SPI总线从那个跳变沿开始采样数据

  • CPHA=0：表示从第一个跳变沿开始采样

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  • CPHA=1：表示从第二个跳变沿开始采样

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3.SPI的4种模式

时钟的两种极性和2种相位的不同组合，得到了SPI的4种工作模式

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3.1 模式0和模式2

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3.2 模式1和模式3

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三、硬件SPI

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3.1 初始化

3.1.1 SPI_HandleTypeDef

SPI_InitTypeDef

  • Mode：指定 SPI 工作模式

    • SPI_MODE_SLAVE：从模式
    • SPI_MODE_MASTER：主模式

  • Direction：指定 SPI 双向模式状态

    • SPI_DIRECTION_2LINES：同时支持数据的发送和接收
    • SPI_DIRECTION_2LINES_RXONLY：SPI只接收数据
    • SPI_DIRECTION_1LINE：SPI只使用一条数据线进行双向数据传输

  • DataSize：指定 SPI 数据大小

    • SPI_DATASIZE_8BIT：8位
    • SPI_DATASIZE_16BIT：16位

  • CLKPolarity：指定时钟极性（空闲状态时时钟的电平）

    • SPI_POLARITY_LOW：空闲时低电平
    • SPI_POLARITY_HIGH：空闲时高电平

  • CLKPhase：指定时钟相位（数据采样的边沿）

    • SPI_PHASE_1EDGE：第一个时钟边沿采样
    • SPI_PHASE_2EDGE：第二个时钟边沿采样

  • NSS：指定片选信号(NSS)的管理方式

    • SPI_NSS_SOFT：软件管理模式
    • SPI_NSS_HARD_INPUT：硬件输入模式
    • SPI_NSS_HARD_OUTPUT：硬件输出模式

  • BaudRatePrescaler：指定波特率预分频值

    • SPI_BAUDRATEPRESCALER_2：
    • SPI_BAUDRATEPRESCALER_4：
    • SPI_BAUDRATEPRESCALER_8：
    • SPI_BAUDRATEPRESCALER_16：
    • SPI_BAUDRATEPRESCALER_32：
    • SPI_BAUDRATEPRESCALER_64：
    • SPI_BAUDRATEPRESCALER_128：
    • SPI_BAUDRATEPRESCALER_256：

  • FirstBit：指定数据传输时的字节顺序

    • SPI_FIRSTBIT_MSB：最先发送高位
    • SPI_FIRSTBIT_LSB：最先发送低位

  • TIMode：用于控制SPI的三态模式(是否能进入高阻态)

    • SPI_TIMODE_DISABLE：禁用三态模式
    • SPI_TIMODE_ENABLE：启用三态模式

  • CRCCalculation：控制是否启用CRC

    • SPI_CRCCALCULATION_DISABLE：禁用CRC计算
    • SPI_CRCCALCULATION_ENABLE：启用CRC计算

  • CRCPolynomial：an odd number between Min_Data = 1 and Max_Data = 65535

问题

1. 硬件SPI的MISO引脚配置成浮空输入还是复用推挽输出?

​ 当一个GPIO端口配置为GPIO_Mode_AF_PP时，片上外设的复用功能输出信号会连接到输出控制电路，然后在端口上产生输出信号。但是在芯片内部，MISO是SPI模块的输入引脚，而不是输出引脚，也就是说“复用功能输出信号”根本不存在，所以”输出控制电路”就不能对外部产生输出信号，然而即使在复用推挽输出模式下，复用功能输入信号却与外部引脚之间相互连接，既MISO得到了外部信号的电平，实现了输入的功能。