SPI知识总结以及库函数编程

SPI知识总结

1、SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是 Motorola 公司推出的一
种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。

2、SPI优点
支持全双工通信
通信简单
数据传输速率块

3、缺点
没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，所以跟IIC总线协议比较在数据 可靠性上有一定的缺陷。

4、特点
1）：高速、同步、全双工、非差分、总线式
2）：主从机通信模式

5、协议通信时序详解
1）：SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多
个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以(单向传输时)。也是所有基于SPI的设备共
有的，它们是SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCLK(时钟)、CS(片选)。
(1)SDO/MOSI – 主设备数据输出，从设备数据输入;
(2)SDI/MISO – 主设备数据输入，从设备数据输出;
(3)SCLK – 时钟信号，由主设备产生;
(4)CS/SS – 其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效，这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。需要注意的是，在具体的应用中，当一条SPI总线上连接有多个设备时，SPI本身的CS有可能被其他的GPIO脚代替，即每个设备的CS脚被连接到处理器端不同的GPIO，通过操作不同的GPIO口来控制具体的需要操作的SPI设备，减少各个SPI设备间的干扰。

SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位从MSB或者LSB开始传输的，这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，MISO、MOSI则基于此脉冲完成数据传输。 SPI支持4-32bits的串行数据传输，支持MSB和LSB，每次数据传输时当从设备的大小端发生变化时需要重新设置SPI Master的大小端。

2）：需要说明的是，我们SPI通信有4种不同的模式，不同的从设备可能在出厂是就是配
置为某种模式，这是不能改变的；但我们的通信双方必须是工作在同一模式下，所以我们
可以对我们的主设备的SPI模式进行配置，通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）来
控制我们主设备的通信模式，具体如下：
Mode0：CPOL=0，CPHA=0
Mode1：CPOL=0，CPHA=1
Mode2：CPOL=1，CPHA=0
Mode3：CPOL=1，CPHA=1

时钟极性CPOL是用来配置SCLK的电平出于哪种状态时是空闲态或者有效态，时钟相位CPHA
是用来配置数据采样是在第几个边沿：
CPOL=0，表示当SCLK=0时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于高电平时
CPOL=1，表示当SCLK=1时处于空闲态，所以有效状态就是SCLK处于低电平时
CPHA=0，表示数据采样是在第1个边沿，数据发送在第2个边沿
CPHA=1，表示数据采样是在第2个边沿，数据发送在第1个边沿

例如：
CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是
SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。

CPOL=0，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据发送是在第2个边沿，也就是
SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，也就是
SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。

CPOL=1，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第2个边沿，也就是
SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿。

需要注意的是：我们的主设备能够控制时钟，因为我们的SPI通信并不像UART或者IIC通信
那样有专门的通信周期，有专门的通信起始信号，有专门的通信结束信号；所以我们的
SPI协议能够通过控制时钟信号线，当没有数据交流的时候我们的时钟线要么是
保持高电平要么是保持低电平。

编程要点：
1.初始化通信使用的目标引脚和端口时钟
2.使能SPI外设的时钟
3.配置SPI外设的模式、通信方式、数据帧长度、时钟极性和时钟相位、片选引脚的使用模式、波特率分频因子等
4.编写SPI按字节收发的函数
5.编写对FLASH擦除和读写的函数
6.编写测试函数

/*SPI接口定义-开头****************************/
#define      FLASH_SPIx                        SPI1
#define      FLASH_SPI_APBxClock_FUN          RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      FLASH_SPI_CLK                     RCC_APB2Periph_SPI1

//CS(NSS)引脚 片选选普通GPIO即可
#define      FLASH_SPI_CS_APBxClock_FUN       RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      FLASH_SPI_CS_CLK                  RCC_APB2Periph_GPIOC    
#define      FLASH_SPI_CS_PORT                 GPIOC
#define      FLASH_SPI_CS_PIN                  GPIO_Pin_0

//SCK引脚
#define      FLASH_SPI_SCK_APBxClock_FUN      RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      FLASH_SPI_SCK_CLK                 RCC_APB2Periph_GPIOA   
#define      FLASH_SPI_SCK_PORT                GPIOA   
#define      FLASH_SPI_SCK_PIN                 GPIO_Pin_5
//MISO引脚
#define      FLASH_SPI_MISO_APBxClock_FUN     RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      FLASH_SPI_MISO_CLK                RCC_APB2Periph_GPIOA    
#define      FLASH_SPI_MISO_PORT               GPIOA
#define      FLASH_SPI_MISO_PIN                GPIO_Pin_6
//MOSI引脚
#define      FLASH_SPI_MOSI_APBxClock_FUN     RCC_APB2PeriphClockCmd
#define      FLASH_SPI_MOSI_CLK                RCC_APB2Periph_GPIOA    
#define      FLASH_SPI_MOSI_PORT               GPIOA
#define      FLASH_SPI_MOSI_PIN                GPIO_Pin_7

#define          SPI_FLASH_CS_LOW()                             GPIO_ResetBits( FLASH_SPI_CS_PORT, FLASH_SPI_CS_PIN )
#define          SPI_FLASH_CS_HIGH()                            GPIO_SetBits( FLASH_SPI_CS_PORT, FLASH_SPI_CS_PIN )

/*等待超时时间*/
#define SPIT_FLAG_TIMEOUT         ((uint32_t)0x1000)
#define SPIT_LONG_TIMEOUT         ((uint32_t)(10 * SPIT_FLAG_TIMEOUT))

/*信息输出*/
#define FLASH_DEBUG_ON         1

#define FLASH_INFO(fmt,arg...)           printf("<<-FLASH-INFO->> "fmt"\n",##arg)
#define FLASH_ERROR(fmt,arg...)          printf("<<-FLASH-ERROR->> "fmt"\n",##arg)
#define FLASH_DEBUG(fmt,arg...)          do{\
                                          if(FLASH_DEBUG_ON)\
                                          printf("<<-FLASH-DEBUG->> [%d]"fmt"\n",__LINE__, ##arg);\
                                          }while(0)
/*
* 函数名：main
* 描述  ：主函数
* 输入  ：无
* 输出  ：无
*/
int main(void)
{
   
        
    LED_GPIO_Config();
    LED_BLUE;
    
    /* 配置串口为：115200 8-N-1 */
    USART_Config();
    printf("\r\n 这是一个8Mbyte串行flash(W25Q64)实验 \r\n");
    
    /* 8M串行flash W25Q64初始化 */
    SPI_FLASH_Init();
    
    /* 获取 Flash Device ID */
    DeviceID = SPI_FLASH_ReadDeviceID();    
    Delay( 200 );
    
    /* 获取 SPI Flash ID */
    FlashID = SPI_FLASH_ReadID();    
    printf("\r\n FlashID is 0x%X,\
    Manufacturer Device ID is 0x%X\r\n", FlashID, DeviceID);
    
    /* 检验 SPI Flash ID */
    if (FlashID == sFLASH_ID)
    {
   
       
        printf("\r\n 检测到串行flash W25Q64 !\r\n");
        
        /* 擦除将要写入的 SPI FLASH 扇区，FLASH写入前要先擦除 */
        // 这里擦除4K，即一个扇区，擦除的最小单位是扇区
        SPI_FLASH_SectorErase(FLASH_SectorToErase);         
        
        /* 将发送缓冲区的数据写到flash中 */
        // 这里写一页，一页的大小为256个字节
        SPI_FLASH_BufferWrite(Tx_Buffer, FLASH_WriteAddress, BufferSize);        
        printf("\r\n 写入的数据为：%s \r\t", Tx_Buffer);
        
        /* 将刚刚写入的数据读出来放到接收缓冲区中 */
        SPI_FLASH_BufferRead(Rx_Buffer, FLASH_ReadAddress, BufferSize);
        printf("\r\n 读出的数据为：%s \r\n", Rx_Buffer);
        
        /* 检查写入的数据与读出的数据是否相等 */
        TransferStatus1 = Buffercmp(Tx_Buffer, Rx_Buffer, BufferSize);
        
        if( PASSED == TransferStatus1 )
        {
   
   
            LED_GREEN;
            printf("\r\n 8M串行flash(W25Q64)测试成功!\n\r");
        }
        else
        {
   
           
            LED_RED;
            printf("\r\n 8M串行flash(W25Q64)测试失败!\n\r");
        }
    }// if (FlashID == sFLASH_ID)
    else// if (FlashID == sFLASH_ID)
    {
   
   
        LED_RED;
        printf("\r\n 获取不到 W25Q64 ID!\n\r");