stm32学习总结：通信（3）SPI通信

一、 定义

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，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，越来越多的芯片集成了这种通信协议，该协议支持一个主机同时挂载多个从机，连接图如图所示。

二、 特点

1. 高速
   SPI接口是在CPU和外围低速器件之间进行同步串行数据传输，在主器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，为全双工通信，数据传输速度总体来说比I2C总线要快，速度可达到几Mbps；
2. 全双工
   每个使用SPI通信的设备均具有MISO（主入从出）和MOSI（主出从入）两个引脚，可以实现设备的同时收与发，是一种全双工的通信方式；
3. 同步
   片上的SCK引脚为时钟引脚，从机的该引脚与主机相连，由主机提供时钟信号，可以保证主机和从机的时钟同步；
4. 支持多从机
   每个从机均有SS或CS引脚，作为片选引脚，由主机通过拉低或拉高电平控制是否选择该从机作为通信方，故可以同时挂载多台从机。

三、 通信流程

SPI与之前介绍的两种通信方式不同，如图所示为通信过程示意图，由于片选信号的存在，故其起始条件为片选信号由高拉低（低电平有效），此时通信开始，以时钟信号的边沿作为数据交换的参考，当通信结束时，将片选信号由低拉高终止通信。

根据时钟的极性（2种）和相位（2种）的不同组合，又分为了4种工作方式。
时钟极性（CPOL）控制在没有数据传输时时钟线的空闲状态电平。
0：SCK在空闲状态保持低电平；
1：SCK在空闲状态保持高电平。
时钟相位（CPHA）时钟线在第几个时钟边沿采样数据。
0：SCK的第一个（奇数）边沿进行数据位采样，数据在第一个时钟边沿被锁存；
1：SCK的第二个（偶数）边沿进行数据位采样，数据在第二个时钟边沿被锁存。
4种工作模式具体描述如下表所示。

SPI模式	CPOL	CPHA	空闲时SCK电平	采样边沿	采样时刻
0	0	0	低	上升沿	奇数边沿
1	0	1	低	下降沿	偶数边沿
2	1	0	高	下降沿	奇数边沿
3	1	1	高	上升沿	偶数边沿

下图为数据交换一位的过程示意图，图一为交换前状态，当一个非采样边沿到来时将各自的移位寄存器中最高位移出，为图二状态，采样边沿到来后将该消息位移入移位寄存器的最低位，如图三状态，重复图二图三过程8次，完成一次信息交换（文章STM32-SPI详解_stm32 spi-优快云博客有动图过程更加形象，可参考）。SPI通信支持8bits和16bits的数据交换。

四、 代码分析

#include "stm32f10x.h"                  // Device header