1、SPI协议简介
SPI(Serial Peripheral Interface)是由摩托罗拉公司开发的同步串行通信协议,采用主从模式架构,支持全双工通信。被广泛应用在ADC、LCD等设备与MCU间的高速通讯场合。
1.1、SPI物理层

- 基本信号线:
- SCK(Serial Clock):时钟信号线,用于通讯数据同步。由主机产生,不同的设备支持的最高时钟频率不同,两个设备之间通讯时,受限于低速设备。
- MOSI(Master Output,Slave Input):主设备发送,从设备接收。
- MISO(Master Intput,Slave Output):从设备发送,主设备接收。
- SS/CS(Slave Select):低电平有效,主设备控制选中的从设备。每个从设备都有一条独立的SS信号线,本信号线占用主机的一个引脚。
1.2、SPI协议层
SPI协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。
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1、起始和停止信号
NSS信号有高变低,是起始信号;NSS信号有低变高,是停止信号。
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2、数据位宽
SPI每次数据传输可以8位或16位为单位,每次传输的单位数不受限制。
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3、时钟极性(CPOL)
指SPI通讯设备处于空闲状态时,SCK信号线的电平信号(即SPI通讯开始前、NSS线为高电平时SCK的状态)。
- CPOL = 0:SCK在空闲状态时为低电平;
- CPOL = 1:SCK在空闲状态时为高电平;
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4、时钟相位(CPHSA)
指采样数据的时刻。
- CPHA=0时,MOSI或MISO数据线上的信号将会在SCK时钟线的"奇数边沿"被采样。
- CPHA=1时,MOSI或MISO数据线上的信号将会在SCK时钟线的"偶数边沿"被采样。
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5、SPI工作模式
根据CPOL和CPHA的不同状态,SPI分为了四种工作模式。主从机需要工作在同一模式下才能正常通讯。
2、STM32中SPI架构和特性
2.1、STM32中SPI架构

在这里,我们不对原理进行过多分析,仅分析它主要几个模块。
- 通讯引脚:也就是SPI通讯所需要的三根信号线和一根控制线。
- 时钟控制:也就是SCK的时钟信号,一般最大可以配置为所挂载时钟总线频率的一半。
- 数据控制:这里实现数据的收发、。
- 整体控制:配置SPI模式、波特率、MSB或LSB先行、主从模式、设置数据位宽、单双向模式等。同时可以根据状态寄存器产生SPI中断信号、DMA请求等。
2.2、STM32中SPI特性
STM32的SPI外设可以作为通讯的主机或从机、支持最高的SCK时钟频率为f_pclk/2、支持SPI的4种模式、数据位数可选8位或16位、可选MSB先行或LSB先行。
支持双线全双工、双线单向以及单线模式。
2.3、STM32中SPI初始化结构体介绍

在这里,我们不对其做过多介绍,只需要了解它配置参数即可。