SPI

SPI(串行外围设备接口)，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，如今越来越多的芯片集成了这种通信协议。
       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，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 – 主设备数据输出，从设备数据输入；
（2）SDI – 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 – 从设备使能信号，由主设备控制。
SPI 总线有四种工作方式 ，SPI 模块为了和外部的从机进行数据交换，根据从机的工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果 CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI 主模块和与之通信的外部设备时钟相位和极性应该一致。


SPI知识：
      1）高速同步串行口。3～4线接口（CS ，CLK ，MOSI，MISO），收发独立、可同步进行。
      2）SPI分为主从模式,主模式提供时钟和片选选择信号.
      3）模式控制：CPOL用来控制时钟信号（clk）在空闲时候的状态；CPHA用来控制采样时刻时CLK的边缘动作。
        CPOL           CPHA         模式
        0              0            CLK空闲时为低电平，CLK上升沿采样数据。
        0              1            CLK空闲为低电平，CLK下降沿采样数据。
        1              0            CLK空闲时为高电平，CLK上升沿采样数据。
        1              1            CLK空闲时为高电平，CLK下降沿采样数据。


     1）SPI配置（3.01库）：
      SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;   //双工模式
      SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;   //SPI主模式
      SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //8bit数据
      SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;   //CLK空闲时为高电平    
      SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;    //CLK上升沿采样，因为上升沿是第二个边沿动作，所以也可以理解为第二个边沿采样
      SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;       //片选用软件控制
      SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;  //SPI频率
      SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;    //高位在前
      SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;     //crc7，stm32spi带硬件ecc
      SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
      2）CS信号：
      主模式下要为从设备提供片选信号，值得注意的是STM32的主频相当较高，要提防数据没有完全发送前拉高CS信号。      
    3）SPI读写：（非中断模式）
    a）写一个字节：
       while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
      //确保发生前Buffer为空，也就是说上一次已经发生完成
      SPI_I2S_SendData(SPI1, Data);        //往寄存器中写入一个字节
       while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
       //等待接受到一个字节数据，为什么要这么做？加这一句的原因是为了确保这个字节已经发送出去，因为发生和接受是并行同步进行，那就是说你发生出去一个字节意味着你收到一个字节。所以这样判断完全没有问题，再说必要性，如果你不加这句你就会容易犯过早拉高CS信号的错误，你想想如果在SPI_I2S_SendData(SPI1, Data)后面立即拉高CS是什么后果。
     SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);  //都会接收到的数据，看起来没什么必要，但以用stm32的经验推荐这样做，也许会有意想不到的收获。
    SPI_Writebyte（u8 data）
   {
          while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
          SPI_I2S_SendData(SPI1, Data);      
          while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); 
          SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);  
  }
    b)读一个字节：
     读的时候要注意一个问题，因为从模式是没法提供时钟的，所以主模式下必须要在接收的同时提供时钟。办法就是发送一个字节来实现，因为还是上面说的，发送一个字节就意味着收到一个字节，代码和写完全一样，只要把读出来的字节保存即可。
   u8   SPI_Readbyte（u8 data）
   {     
          while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
          SPI_I2S_SendData(SPI1, Data);      
          while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); 
          return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);  
  }
  总结：上面的程序是最求稳定而设定的，如果你对速度有要求，你可以做相应的精简，比如读写直接对寄存器进行操作，另外配置SPI前要对从模式的模式了解清楚，包括从设备支持的时钟范围和模式（CPOL,CPHA状态）。