一篇文章看懂STM32-SPI通信（附上练习小项目详细注释）

L-22choi

于 2025-01-25 11:43:22 发布

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文章标签： stm32 嵌入式硬件单片机

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SPI和I2C的设计目的都是实现主控芯片和各种外挂芯片之间的数据交流
I2C的优点：I2C可以在消耗最低硬件资源的情况下，实现最多的功能。在硬件上，无论挂载多少个设备，都只需要两根通信线；在软件上，数据双向通信、应答位都可以实现。如果把通信协议比作是一个人的话，那I2C就属于精打细算、思维灵活这类型的人
I2C的缺点：由于I2C开漏外加上拉电阻的电路结构，使得通信线高电平的驱动能力比较弱，这就会导致通信线由低电平变到高电平的时候，这个上升沿耗时比较长，这会限制I2C的最大通信速度。所以I2C的标准模式只有100KHz的时钟频率，I2C的快速模式也只有400KHz的时钟频率
SPI的优点：SPI传输更快，SPI协议并没有严格规定最大传输速度，这个最大传输速度取决于芯片厂商的设计需求；SPI的设计比较简单，实现的功能没有I2C那么多
SPI的缺点：SP的硬件开销比较大，通信线的个数比较多，并且通信过程中，经常会出现资源浪费的现象。如果把通信协议比作是一个人的话，那SPI就属于富家子弟、有钱任性这类型的人

SPI (Serial Peripheral Interface)是由Motorola公司开发的一种通用数据总线
四根通信线：SCK(Serial Clock)串行时钟线、MOSl(Master Output Slave Input)主机输出从机输入、MISO (Master Input Slave Output)主机输入从机输出、SS (Slave Select)从机选择
SPI无应答机制设计
同步，全双工
支持总线挂载多设备（一主多从）不支持多主多从

所有SPI设备的SCK、MOSl、MISO分别连在一起，数据传输方向如图
主机另外引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚
- 主机的SS线都是输出，从机的SS线都是输入，SS线低电平有效，从而进行通信
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
- 当从机的SS引脚为高电平时，MISO引脚必须切换成高阻态，相当MISO引脚断开不输出任何电平，这样就可以防止一条线有多个输出而导致电平冲突的问题；当从机的SS引脚为低电平时，MISO引脚才配置为推挽输出

波特率发生器产生时钟，当时钟上升沿到来时，主机从机的移位寄存器都会左移一位，被移出去的位就会放在引脚上，时钟下降沿到来时，就会采样引脚上的数据输入到移位寄存器的最低位，这就完成了SPI字节交换的时序流程

起始条件：SS从高电平切换到低电平

终止条件：SS从低电平切换到高电平

交换一个字节（模式0）【重点掌握模式0】
- 时钟极性 CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平
- 时钟相位 CPHA=O：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据
交换一个字节（模式1）
模式0和模式1的区别：模式0把数据变化的时机给提前了
- CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平
- CPHA=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据

STM32内部集成了硬件SP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：fPCLK/(2,4,8,16,32,64,128,256)
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（数字音频信号传输的专用协议）
STM32F103C8T6硬件SPI资源：SPI1、SPI2
- SPI1挂载在APB2上，PCLK=72MHz；SPI2挂载在APB1上，PCLK=36MHz