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
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
Ⅱ、SPI时序基本单元
①、起始条件
SS从高电平切换到低电平
②、终止条件
SS从低电平切换到高电平
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
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
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
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
Ⅲ、SPI时序
①、发送指令
- 向SS指定的设备，发送指令（0x06）
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）
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）
Ⅳ、W25Q64 - Nor Flash（闪存）
①、硬件电路
②、W25Q64框图
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
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
⑤、电气特性表
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： PA6
void 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GPIO
RCC_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
最低0.47元/天 解锁文章
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
