代码收藏家 STM32 SPI通信教程
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SPI 通信协议简介
I2C & SPI 对比
特点
同步 全双工
通信线
一主多从
如何确定引脚
硬件电路
SPI 典型电路
注意：
移位示意图
SPI 时序基本单元
起始条件
终止条件
交换一个字节
模式0
模式1
模式2
模式3
SPI 时序
发送指令
指定地址写
指定地址读
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SPI 通信协议简介
I2C & SPI 对比
I2C：硬件上最少的通信线，软件上实现最多的功能，非常优雅，但是I2C 开漏+上拉电阻的电路结构，使得高电平驱动能力不高，低电平到高电平的上升沿，耗时长，限制了I2C的最大通信速率，I2C的标准模式只有100KHz的频率，快速模式也只有400KHz，高速模式3.4MHz（普及程度不高） SPI传输更快，设计简单粗暴，硬件开销大，通信线多，通信过程中，经常用通信浪费的现象
特点
SPI（Serial Peripheral Interface）是由Motorola公司开发的一种通用数据总线 四根通信线：SCK（Serial Clock）、MOSI（Master Output Slave Input）、MISO（Master Input Slave Output）、SS（Slave Select） 同步，全双工 支持总线挂载多设备（一主多从）
同步 全双工
同步：同步通信肯定要有时钟，SCK提供时钟信号，对照I2C总线，这个SCK，就相当于I2C的SCL数据线，两者作用相同
全双工：数据发送和数据接受单独各占一条线，MOSI和MISO就是分别用于发送和接收的两条线路
通信线
MOSI：主机输出，从机输入（主机向从机发送数据的线路）
MISO：主机输入，从机输出（主机从从机接收数据的线路）
这两条线相当于I2C的SDA数据线，I2C的SDA线兼具发送和接收，半双工
SPI是 一根发送线，一根接收线，全双工
一主多从
SPI仅支持一主多从，不支持多主机，这点，SPI从功能上不如I2C强大 I2C的一主多从：起始条件之后，主机必须先发送一个字节进行寻址，用来指定我要跟哪个设备进行通信，这里设计分配地址和寻址的问题 SPI的一主多从：我打手一会，再开辟一条通信线，专门用来指定主机和哪个从机进行通信，就是SS（Slave Select），并且SS可能不止一条，需要找哪个从机，就控制哪个从机的SS线，输出低电平，取消控制就输出高电平
SPI方便，但是得加钱，SPI就是任性
如何确定引脚
CLK就是SCK
DI引脚是MOSI，这个芯片接在STM32上，芯片是从机，STM32是主机，所以DI数据输入是从机的数据输入SI，对应接在主机的MO上，就是MOSI
另一个DO就是MISO，主机输入，从机输出
CS片选，就是SS从机选择线
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
SPI 典型电路
注意：
移位示意图
SPI一般都是高位先行，每来一个脉冲，主机和从机的移位寄存器就会向左移动一位
时钟源由主机提供
假设数据是这样的
这时，驱动时钟来一个上升沿，所有的位，都会左移一次
左边被移出去的一位都会放到数据线上，实际是放到了输出数据寄存器里如下图所示：
MOSI是高电平，MISO是低电平
这时候再来一个下降沿，主机和从机都会进行数据采样输入，采集数据高低电平，所以MOSI的1，被采集到从机里，MISO的0被采集到主机里，如下图所示：
再来一个上升沿
再来一个下降沿
第三个时钟结束…
8个时钟之后，实现了主机和从机一个字节的数据交换
这就是SPI字节交换的示意图
效果：发送同时接收
如果只想发送，不想接收，就忽视接收到的数据；
如果只想接收，不想发送，就随便发送一个字节数据（一般是0x00或0xFF），把从机数据置换过来即可。
这个动画，江科大真的是YYDS
以上就是SPI的基本原理，总结一下就是：SPI的基础是交换一个字节，这样就可以实现发送一个字节、接收一个字节、发送同时接收一个字节，
SPI 时序基本单元
起始条件
SS从高电平切换到低电平
终止条件
SS从低电平切换到高电平
下面就是数据传输的基本单元，建立在移位模型的基础上
这个基本单元什么时候开始移位？是上升沿移位还是下降沿移位？都是可以配置的，SPI没有限定死，给我们更多选择的空间，SO，SPI可以兼容更多的芯片了
我们可以配置 CPOL时钟极性、CPHA时钟相位，每一位可以配置为1或0，总共有4种模式（模式0、模式1、模式2、模式3）
交换一个字节
模式0
CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平 CPHA=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据
这里注意MISO，在SS高电平期间，都是高阻态，并没有数据交换
模式0：在第0个边沿移出数据，在第1个边沿移入数据，模式0比模式1的相位要提前（相当于SS下降沿就移出数据、SCk上升沿就采样输入数据）
下一个字节的Bit7会露个头 ，实际应用中，模式0最多
模式1
CPOL=0：空闲状态时，SCK为低电平 CPHA=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据
模式2
CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平 CPHA=0：SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据
模式2和模式0可以对比来看，就是SCK的极性取反，剩下的都一样
模式3
CPOL=1：空闲状态时，SCK为高电平 CPHA=1：SCK第一个边沿移出数据，第二个边沿移入数据
模式1和模式3的区别也是，SCK极性相反
注意：
CPHA只能决定是第几个边沿采样，并不能确定是上升沿还是下降沿，还需要参考CPOL的电平。 如果CPOL=0，就是上升沿（1）和下降沿（2）；
如果CPOL=1，就是下降沿（1）和上升沿（2）。模式0和模式3都是SCK上升沿采样；模式1和模式2都是SCK下降沿采样
SPI 时序
发送指令
向SS指定的设备，发送指令（0x06）
主机发送0x06给从机（W25Q64），这个指令是写使能
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）
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）
