基于stm32f103mini开发板进行GPIO模拟SPI实验

学习目标：

熟练掌握spi协议，知道时序，原理，作用，特点等

SPI工作模式

接下来以工作模式0为例

SPI 的引脚信息：

MISO（Master In / Slave Out）主设备数据输入，从设备数据输出。
MOSI（Master Out / Slave In）主设备数据输出，从设备数据输入。
SCLK（Serial Clock）时钟信号，由主设备产生。
CS（Chip Select）从设备片选信号，由主设备产生。

SPI 的工作原理：

在主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的 SPI 串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。串行移位寄存器通过 MOSI 信号线将字节传送给从机，从机也将自己的串行移位寄存器中的内容通过 MISO 信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写操作和读操作是同步完成的。如果只是进行写操作，主机只需忽略接收到的字节。反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节引发从机传输。

SPI 的传输方式：

SPI 总线具有三种传输方式：全双工、单工以及半双工传输方式。
全双工通信，就是在任何时刻，主机与从机之间都可以同时进行数据的发送和接收。
单工通信，就是在同一时刻，只有一个传输的方向，发送或者是接收。
半双工通信，就是在同一时刻，只能为一个方向传输数据。

模式0下的时序图

串行时钟的奇数边沿上升沿采样时序图

SPI.c文件下的代码：

初始化配置
/**
 * @brief      SPI初始化代码
 *模式0        SCL空闲状态：低电平 
 *             采样边沿：上升
 *             样时刻：奇数边沿
 
  *模式1       SCL空闲状态：低电平 
 *             采样边沿：下升
 *             样时刻：偶数边沿
 
  *模式2       SCL空闲状态：高电平 
 *             采样边沿：下升
 *             样时刻：奇数边沿
 
  *模式3       SCL空闲状态：高电平 
 *             采样边沿：上升
 *             样时刻：偶数边沿
 
 * @note        主机模式,8位数据,禁止硬件片选
 * @param       无
 * @retval      无
 */
void spi_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef spi_gpio;
	__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

	spi_gpio.Pin   = GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_7 | GPIO_PIN_2;//MOSI,CS,CLK
	spi_gpio.Mode  = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;    //推挽
	spi_gpio.Pull  = GPIO_PULLUP;
    spi_gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;   /* 高速 */
	HAL_GPIO_Init(GPIOA,&spi_gpio);
	
	spi_gpio.Pin   = GPIO_PIN_6;           //MISO
	spi_gpio.Mode  = GPIO_MODE_INPUT;      //浮空输入
	spi_gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; /* 高速 */
	HAL_GPIO_Init(GPIOA,&spi_gpio);

	SPI_CS(1);//关片选
	SPI_SCK(0);//模式0,平时为低电平
}

开始和停止
void spi_start(void)
{
	SPI_CS(0);
}

void spi_stop(void)
{
	SPI_CS(1);
}

读写一体函数（全双工）
uint8_t spi_read_write_byte(uint8_t txdata)
{
	uint8_t i;
    uint8_t rxData = 0x00;

    for(i = 0; i < 8; i++)
    {     
        //数据发送
        SPI_MOSI(txdata & (0x80 >> i));
        SPI_SCK(1);		
        //数据接收
		if(SPI_MISO_GET == 1)
		{
			rxData |= (0x80 >> i);
		}
        SPI_SCK(0);
		
    }
 
    return rxData;   
}