STM32第十章-SPI通讯应用
上一章我们讲到了IIC通讯，这一章来说一说SPI通信，同样的很多模块也用到了SPI通信，比如0.96寸的OLED模块。玩过单片机的小伙伴都知道OLED有4针的也有7针的，4针的就是IIC通信，7针的就是SPI通信。
一、 SPI 简介
SPI 是英语 Serial Peripheral interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是 Motorola首先在其 MC68HCXX 系列处理器上定义的。SPI 接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD 转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI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，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，STM32 也有 SPI 接口。SPI通讯使用 3 条总线及片选线，3条总线分别为 SCK、MOSI、MISO、SS。
(1) SCK (Serial Clock)：时钟信号线，用于通讯数据同步。它由通讯主机STM32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。
(2) MOSI (Master Output， Slave Input)：主设备STM32输出/从设备输入引脚。STM32的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入STM32发送的数据，即这条线上数据的方向为STM32到从机。
(3) MISO(Master Input,，Slave Output)：主设备STM32输入/从设备输出引脚。STM32从这条信号线读入数据，从机的数据由这条信号线输出到STM32，即在这条线上数据的方向为从机到STM32。
(4) SS( Slave Select)：片选信号线，也称为 NSS、CS。当有多个SPI 从设备与 SPI 主机STM32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 NSS 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。I2C 协议中通过设备地址来寻址、选中总线上的某个设备并与其进行通讯；而 SPI 协议中没有设备地址，它使用 NSS 信号线来寻址，当主机要选择从设备时，把该从设备的 NSS 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 NSS 线置低电平为开始信号，以 NSS 线被拉高作为结束信号。
二、 具体代码编写
1.SPI引脚初始化
我们使用 STM32 的 SPI1 的主模式，第一步就要是能 SPI1 的时钟，SPI1 的时钟通过 APB2ENR 的第12位来设置。其次要设置 SPI1 的相关引脚为复用输出，这样才会连接到 SPI1 上否则这些 IO 口还是默认的状态，也就是标准输入输出口。这里我们使用的是 PA5、PA6、PA7 这 3 个，所以设置这三个为复用 IO。
void SPI1_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);
}
2.设置SPI1工作模式
接下来我们要初始化 SPI1,这在库函数中是通过 SPI_Init 函数来实现的，和STM32的其他外设一样同样需要配置这些参数，使用中我们不需要关心这些具体的设置。设置 SPI1 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI1 的时钟频率（最大 18Mhz），以及数据的格式（MSB 在前还是LSB 在前）。这在库函数中是通过 SPI_Init 函数来实现的。
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;//设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;//设置SPI工作模式:设置为主SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;//设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//选择了串行时钟的稳态:时钟悬空高
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//数据捕获于第二个时钟沿
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;//NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;//定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;//指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;//CRC值计算的多项式
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
3.使能SPI1
初始化完成之后接下来是要使能 SPI1 通信了，在使能 SPI1 之后，我们就可以开始 SPI 通讯了。
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设
4.使用SPI读写一个字节
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData)
{
u8 retry=0;
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)//检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位
{
retry++;
if(retry>200)return 0;
}
SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData);//通过外设SPIx发送一个数据
retry=0;
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)//检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位
{
retry++;
if(retry>200)return 0;
}
return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回通过SPIx最近接收的数据
}
本函数中不包含 SPI 起始和停止信号，只是收发的主要过程，所以在调用本函数前后要做好起始和停止信号的操作；
循环调用库函数SPI_I2S_GetFlagStatus 检测事件，若检测到事件，则进入通讯的下一阶段，若未检测到事件则停留在此处一直检测，当检测200次都还没等待到事件则认为通讯失败，退出通讯；
通过检测TXE标志，获取发送缓冲区的状态，若发送缓冲区为空，则表示可能存在的上一个数据已经发送完毕；等待至发送缓冲区为空后，调用库函数 SPI_I2S_SendData 把要发送的数据“TxData”写入到 SPI的数据寄存器 DR，写入 SPI数据寄存器的数据会存储到发送缓冲区，由 SPI外设发送出去；
写入完毕后通过循环200次等待RXNE 事件，即接收缓冲区非空事件。由于 SPI 双线全双工模式下MOSI 与 MISO 数据传输是同步的，当接收缓冲区非空时，表示上面的数据发送完毕，且接收缓冲区也收到新的数据；
等待至接收缓冲区非空时，通过调用库函数 SPI_I2S_ReceiveData 读取 SPI 的数据寄存器 DR，就可以获取接收缓冲区中的新数据了。代码中使用关键字“return”把接收到的这个数据作为SPI_SendByte 函数的返回值。
以上的步骤我们就搞定了SPI 的基本收发单元，还需要了解如何对FLASH 芯片进行读写。FLASH 芯片自定义了很多指令，我们通过控制 STM32 利用 SPI 总线向 FLASH 芯片发送指令，FLASH芯片收到后就会执行相应的操作。而这些指令，对主机端(STM32)来说，只是它遵守最基本的 SPI 通讯协议发送出的数据，但在设备端(FLASH 芯片)把这些数据解释成不同的意义，所以才成为指令。查看FLASH 芯片的数据手册可了解各种它定义的各种指令的功能及指令格式。这里我就不过多的将写了。