【单片机外设学习之SPI】

本文详细介绍了STM32的SPI外设,包括物理层的SCK、MOSI、MISO和CS信号线,协议层的起始停止信号、数据有效性以及CPOL和CPHA的概念。此外,还提供了一个基于Onmicro的SPI程序例程,概述了SPI通信的初始化和数据传输步骤。

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stm32外设学习之spi

物理层

SPI 通讯使用3 条总线及片选线,3 条总线分别为SCK、MOSI、MISO,片选线为CS(或者NSS)。

CS: 片选信号线, 当有多个SPI 从设备与SPI 主机相连时,设备的其它信号线SCK、MOSI 及MISO 同时并联到相同的SPI 总线上,即无论有多少个从设备,都共同只使用这3 条总线;而每个从设备都有独立的这一条CS 信号线,本信号线独占主机的一个引脚,即有多少个从设备,就有多少条片选信号线。当主机要选择从设备时,把该从设备的CS 信号线设置为低电平,该从设备即被选中,即片选有效,接着主机开始与被选中的从设备进行SPI 通讯。所以SPI 通讯以CS 线置低电平为开始信号,以CS 线被拉高作为结束信号。

SCK (Serial Clock):时钟信号线,用于通讯数据同步。它由通讯主机产生,决定了通讯的速率,不同的设备支持的最高时钟频率不一样,如STM32 的SPI 时钟频率最大为fpclk/2,两个设备之间通讯时,通讯速率受限于低速设备。

MOSI (Master Output, Slave Input):主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出,从机由这条信号线读入主机发送的数据,即这条线上数据的方向为主机到从机。

MISO(Master Input,,Slave Output):主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据,从机的数据由这条信号线输出到主机,

### 单片机外设学习路径及顺序推荐 单片机作为嵌入式系统的控制核心,其外设模块的学习至关重要。以下是针对单片机外设学习的一条清晰路径和建议顺序: #### 1. 基础概念理解 在深入学习具体外设之前,需掌握单片机的基础架构及其工作原理。这包括但不限于微控制器的工作机制、寄存器配置方法以及中断处理流程[^1]。 #### 2. GPIO (通用输入/输出端口) GPIO是最基本也是最常用的外设之一,用于实现简单的数字信号传输。通过学习如何设置引脚模式(输入、输出)、电平状态切换等内容,可以为后续复杂外设打下坚实基础[^1]。 ```c // 配置GPIO为例 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); ``` #### 3. 定时器(Timer) 定时器广泛应用于延时操作、PWM波形生成等方面。熟悉不同类型的计数器及时钟源的选择对于时间敏感型应用尤为重要[^2]。 #### 4. 中断系统(Interrupt System) 中断允许处理器响应外部事件而无需轮询检测,极大地提高了效率并简化程序结构设计。学会编写高效的ISR函数是必不可少的一项技能[^1]。 #### 5. UART/SPI/I2C通信接口 这些串行通讯协议构成了现代电子产品间数据交换的主要方式。依次学习它们的特点、应用场景及其实现细节有助于构建复杂的网络化产品解决方案[^2]。 #### 6. ADC/DAC模数转换器 模拟量采集与驱动需要借助ADC完成电压电流采样;反之DAC则负责将数字值还原成连续变化的物理量。两者共同作用于众多工业自动化测量控制系统之中[^1]。 #### 7. PWM脉宽调制技术 利用PWM可方便地调节电机转速或者LED亮度等功能,在家电消费类市场占据重要地位。掌握占空比调整技巧能够灵活应对多种实际需求场景[^2]。 #### 8. DMA直接存储访问 当面临大量数据搬运任务时,启用DMA通道可以让CPU专注于其他更重要的计算事务而不是被琐碎的数据搬移所拖累。合理规划缓冲区大小及地址映射关系显得尤为关键[^1]。 --- ### 总结 按照以上由浅入深逐步推进的方式安排自己的学习计划,不仅能让知识体系更加连贯紧凑,而且还能有效激发兴趣持续探索未知领域。当然每一步骤都应辅以实践动手做项目加以巩固加深印象效果更佳。
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