STM32的SPI通信（软件读写W25Q64）

在了解完I2C通信后，不免会接触到到SPI通信。而一开始，可能会觉得两者好似没什么区别。为什么要学SPI呢，I2C和SPI有什么区别呢。为此我详细展开说说。

1.什么是 SPI？

SPI，全称 Serial Peripheral Interface，中文翻译为串行外设接口，是一种主从式、同步、全双工的串行通信协议。

三个关键词：

主从式：一个主机控制多个从设备（主发起，从响应）

同步式：数据传输由时钟信号（SCK）控制同步

全双工：可以边发送边接收，MOSI/MISO 两条独立数据线

2.SPI 的 4 根基本信号线结构

名称	主机作用方向	描述
SCK	主机 → 从机	同步时钟线，主机输出时钟，控制数据采样节奏
MOSI	主机 → 从机	主机输出、从机输入，主机发数据给从机
MISO	从机 → 主机	从机输出、主机输入，从机回传数据给主机
CS	主机 → 从机	片选信号（Chip Select），低电平有效，用来告诉从机"你被选中通信了"

注意：

SCK、MOSI、CS 都是主机控制输出；

MISO 是主机读取输入；

SPI 是一种基于边沿的协议 ------ 数据变化和数据采样都是"在时钟跳变沿发生"。

3.SPI 是怎么工作的？（核心机制）

接下来我来对比 SPI 四种模式（Mode 0~3）的行为差异，包括：

CPOL（时钟空闲电平）

CPHA（数据采样边沿）

MOSI 数据什么时候改变

从机什么时候采样数据

这四种模式是 SPI 协议中最核心也最容易混淆的部分。我现在彻底讲明白它们的逻辑区别、时序差异、电平行为和通信节奏。

CPOL 与 CPHA 是什么含义？

CPOL：决定 SCK 在"空闲状态"的电平（即不传数据时 SCK 是高还是低）

CPOL = 0 → 空闲时 SCK = 低电平

CPOL = 1 → 空闲时 SCK = 高电平

CPHA：决定在哪一个边沿采样数据

CPHA = 0 → 第一个边沿采样

CPHA = 1 → 第二个边沿采样

注意：这里是边沿，不是具体到上升沿还是下降沿，第一个边沿可能是上升沿也可能是下降沿。

第一个边沿 = 从空闲态开始的第一个跳变（比如 CPOL=0，SCK 从 0→1 是第一个边沿）

模式	CPOL	CPHA	SCK 空闲状态	采样边沿	传输边沿（MOSI 改变时刻）
Mode 0	0	0	低电平	上升沿	下降沿
Mode 1	0	1	低电平	下降沿	上升沿
Mode 2	1	0	高电平	下降沿	上升沿
Mode 3	1	1	高电平	上升沿	下降沿

我以发送一个字节数据（0xA5 = 10100101）为例，分析 SPI 每一位是如何传输的。

Step by Step 时序过程（ SPI Mode 0 ）

通信准备阶段：

主机将 CS 拉低，激活目标从机（W25Q64）

数据准备完毕，等待时钟同步

第一位传输（发送 bit 7：1）

主机将 MOSI 设置为 1

主机将 SCK 从低拉高（上升沿）

从机在上升沿采样 MOSI 上的值（记录 bit7=1）

主机将 SCK 拉低，完成本位传输

第二位传输（bit6 = 0）

主机将 MOSI=0

SCK 上升沿

从机采样 0

SCK 下降沿结束

重复 8 次后，完整发送 1 字节

发送完后，主机将 CS 拉高，表示结束通信

若是读取数据，主机会在每一位 SCK 上升沿读 MISO 上的电平

SPI Mode 1（CPOL = 0，CPHA = 1）

空闲时 SCK 为低，采样在下降沿，数据改变在上升沿

通信准备阶段：

主机将 CS 拉低，激活目标从机（W25Q64）

SCK 处于空闲低电平（CPOL = 0）

数据准备完毕，等待时钟同步

第一位传输（发送 bit7 = 1）

主机将 SCK 拉高（上升沿）

主机将 MOSI 设置为 1

主机将 SCK 拉低（下降沿）

从机在下降沿采样 MOSI 上的值（记录 bit7 = 1）

第二位传输（bit6 = 0）

主机将 SCK 拉高

主机将 MOSI 设置为 0

主机将 SCK 拉低

从机在下降沿采样 0

重复 8 次后，完整发送 1 字节

主机将 CS 拉高，表示通信结束

若是读取数据：

主机会在每一位的 SCK 下降沿读取 MISO 上的电平

SPI Mode 2（CPOL = 1，CPHA = 0）

空闲时 SCK 为高，采样在下降沿，数据改变在上升沿

通信准备阶段：

主机将 CS 拉低，激活目标从机

SCK 初始为高电平（CPOL = 1）

数据准备完毕，等待同步

第一位传输（bit7 = 1）

主机将 MOSI 设置为 1

主机将 SCK 从高拉低（下降沿）

从机在下降沿采样 MOSI = 1

主机将 SCK 拉高（恢复空闲）

第二位传输（bit6 = 0）

主机将 MOSI = 0

主机将 SCK 拉低

从机采样 0

主机将 SCK 拉高

重复 8 次后，完整发送 1 字节

主机将 CS 拉高，结束通信

若是读取数据：

主机会在每一位 SCK 下降沿读取 MISO 电平

SPI Mode 3（CPOL = 1，CPHA = 1）

空闲时 SCK 为高，采样在上升沿**，数据改变在下降沿

通信准备阶段：

主机将 CS 拉低，激活从机

SCK 初始为高电平（CPOL = 1）

数据准备完毕，等待同步

第一位传输（bit7 = 1）

主机将 SCK 拉低

主机将 MOSI 设置为 1

主机将 SCK 从低拉高（上升沿）

从机在上升沿采样 MOSI = 1

第二位传输（bit6 = 0）

主机将 SCK 拉低

主机将 MOSI 设置为 0

主机将 SCK 拉高

从机采样 0

重复 8 次后，完整发送 1 字节

主机将 CS 拉高，结束通信

若是读取数据：

主机会在每一位 SCK 上升沿读取 MISO 电平

W25Q64 是什么？

W25Q64 是一款 64M-bit（8MB）SPI NOR Flash 存储芯片，常用于存储配置文件、图片、数据日志等。它支持：

SPI Mode 0/3 接口

支持标准读、页写、扇区擦除等

支持写保护、掉电保护

多种容量（如 Q32、Q64、Q128）

W25Q64 内部结构概览

参数	数值
总容量	64Mbit = 8MB
页大小（Page）	256 字节
扇区大小（Sector）	4KB（16 页）
块大小（Block）	64KB
地址范围	0x000000 ~ 0x7FFFFF

写数据前必须先擦除所在页或扇区！否则写入无效。写数据前必须先擦除所在页或扇区！否则写入无效。

W25Q64 使用的 SPI 协议模式

默认使用 SPI Mode 0（CPOL = 0，CPHA = 0）

通信速率支持高达 80MHz（我们软件模拟约几十 KHz）

通信格式：主机发送命令 + 地址 + 数据，从机响应结果或接收写入

4.举一个SPI读写W25Q64（软件）例子

从 STM32F103 使用 GPIO 模拟 SPI 信号，实现：

初始化 GPIO

与 W25Q64 通信（读ID、擦除扇区、写数据、读数据）

OLED 显示验证数据读写是否成功

通信的整体逻辑步骤（功能流程）

初始化 SPI 引脚（MySPI_Init）

启动 SPI 通信（CS 拉低，MySPI_Start）

发送命令（如读 ID，擦除、写数据）

可选：写入地址或数据内容

读取或写入数据

结束通信（CS 拉高，MySPI_Stop）

在 OLED 上显示通信结果

第一阶段：软件 SPI 的本质与引脚配置

SPI 是什么？

SPI 是一种同步串行通信协议，使用 4 根信号线：

CS：片选（低电平有效）

SCK：时钟，由主机控制

MOSI：主出从入，主机发给从机

MISO：主入从出，从机回应主机

在 Mode 0 模式下（CPOL=0，CPHA=0）：

SCK 空闲为低电平

在 SCK 上升沿采样输入数据（MISO）

MOSI 数据必须在 SCK 上升沿前准备好

软件模拟 SPI 的基本操作函数

模拟 SPI 片选信号 CS（/SS）

cpp 复制代码

void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);
}

使用 PA4 模拟 SPI 的 CS（Chip Select）信号线

BitValue = 0 表示选中从机（W25Q64）

BitValue = 1 表示释放从机

W25Q64 是在 CS 低电平有效时才响应 SPI 命令。这个函数用于 SPI 通信的开始与结束。

模拟时钟线 SCK

cpp 复制代码

void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, (BitAction)BitValue);
}

使用 PA5 模拟 SPI 的时钟线 SCK（Serial Clock）

SPI 模式 0 规定：空闲时为低电平，在上升沿采样

模拟 MOSI 输出

cs 复制代码

uint8_t MySPI_R_MISO(void)
{
	return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6);
}

使用 PA7 作为 MOSI（主出从入）

STM32 控制这根线向 W25Q64 发送数据位（高位先发）

引脚初始化：MySPI_Init引脚初始化：

模拟读取 MISO（主入从出）

cpp 复制代码

void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, (BitAction)BitValue);
}

使用 PA6 作为 MISO，从 W25Q64 读取回来的每一位数据就在这里被读取。

读取的是从机在时钟上升沿送出的位电平。

cpp 复制代码

// 1. 打开 GPIOA 的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

// 2. 配置 MOSI（PA7）、SCK（PA5）、CS（PA4）为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

// 3. 配置 MISO（PA6）为上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

// 4. 初始状态：SS = 1 表示未选中，SCK = 0 表示时钟空闲
MySPI_W_SS(1);
MySPI_W_SCK(0);

推挽能拉高/拉低，速度快，适合 SPI

SPI 通信控制函数

cpp 复制代码

void MySPI_Start(void)
{
	MySPI_W_SS(0);   // 选中从机（CS 拉低）
}
void MySPI_Stop(void)
{
	MySPI_W_SS(1);   // 释放从机（CS 拉高）
}

第二阶段：模拟传输一个字节的过程（MySPI_SwapByte）

实现原理

SPI 每传输 1 个字节（8 位）：

每一位数据在 MOSI 上输出（主机发）

在 SCK 上升沿让从机采样（主出）

同时主机也在上升沿读取 MISO（主入）

cpp 复制代码

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
    uint8_t i, ByteReceive = 0x00;

    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        // 第 i 位：先将 MOSI 输出（最高位先）
        MySPI_W_MOSI(ByteSend & (0x80 >> i));  // 将第 i 位送到 MOSI
        
        MySPI_W_SCK(1); // SCK 拉高（上升沿）
        
        // 在上升沿采样 MISO 线，主机读取从机的回应位
        if (MySPI_R_MISO() == 1) ByteReceive |= (0x80 >> i);
        
        MySPI_W_SCK(0); // SCK 拉低，准备下一位
    }

    return ByteReceive;
}

初始化变量：i 为循环索引；ByteReceive 用来存储收到的数据。

例如 ByteSend = 0b10100001

第一次发送 bit7：ByteSend & 0x80 = 0x80

输出对应位电平到 MOSI

SPI Mode 0：从机在 SCK 上升沿采样数据

主机此时也应从 MISO 线上采样数据

若当前位为高电平，则置 ByteReceive 的对应位为 1

第三阶段：JEDEC ID 的读取过程（读取芯片型号）

cpp 复制代码

void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID)
{
    MySPI_Start();                  // CS = 0，激活 Flash
    MySPI_SwapByte(0x9F);           // 发送 JEDEC ID 指令
    *MID = MySPI_SwapByte(0x00);    // 接收厂商 ID（通常为 0xEF）
    *DID = MySPI_SwapByte(0x00);    // 高位 Device ID（如 0x40）
    *DID <<= 8;
    *DID |= MySPI_SwapByte(0x00);   // 低位 Device ID（如 0x17）
    MySPI_Stop();                   // CS = 1，结束通信

}

每个字节都通过 MySPI_SwapByte() 传输，从机 MISO 返回对应 ID 信息。

第四阶段：擦除操作（扇区擦除）

写使能

cpp 复制代码

void W25Q64_WriteEnable(void)
{
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE); // 0x06
	MySPI_Stop();
}

所有写操作前必须执行该命令。否则写入失败。

等待芯片空闲

cpp 复制代码

void W25Q64_WaitBusy(void)
{
	uint32_t Timeout;
	MySPI_Start();
	MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1); // 0x05，读取状态寄存器
	Timeout = 100000;
	while ((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01) // bit0=WIP=1表示忙
	{
		Timeout --;
		if (Timeout == 0) break;
	}
	MySPI_Stop();
}

为什么要擦除？

W25Q64 的 NOR Flash 写入特性：

不能直接改写为 0 → 1

必须先将 1 全部清零（擦除为 0xFF），才能写入

cpp 复制代码

void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address)
{
    W25Q64_WriteEnable();          // 必须先写使能（WEL=1）

    MySPI_Start();                 // CS = 0
    MySPI_SwapByte(0x20);          // 发送擦除指令：Sector Erase
    MySPI_SwapByte(addr >> 16);    // 地址高8位
    MySPI_SwapByte(addr >> 8);     // 地址中8位
    MySPI_SwapByte(addr);          // 地址低8位
    MySPI_Stop();                  // CS = 1

    W25Q64_WaitBusy();             // 等待擦除完成（最多100ms）

}

地址不需要对齐 0x000；芯片内部按地址所在扇区处理（每 4KB 为一个）

第五阶段：写入数据（页写）

写前必须：

写使能（0x06）

地址不要跨页（每页 256 字节）

cpp 复制代码

void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count)
{
    W25Q64_WriteEnable();               // 打开写使能（WEL=1）

    MySPI_Start();                      // 开始通信
    MySPI_SwapByte(0x02);               // Page Program 指令
    MySPI_SwapByte(addr >> 16);         // 地址高8位
    MySPI_SwapByte(addr >> 8);          // 地址中8位
    MySPI_SwapByte(addr);               // 地址低8位

    for (i = 0; i < Count; i++)
    {
        MySPI_SwapByte(DataArray[i]);   // 发送要写入的数据（MOSI）
    }

    MySPI_Stop();                       // 结束通信

    W25Q64_WaitBusy();                  // 等待写入完成

}

第六阶段：读取数据（Read Data）

cpp 复制代码

void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count)
{
    MySPI_Start();
    MySPI_SwapByte(0x03);                // Read Data 指令
    MySPI_SwapByte(addr >> 16);          // 地址高8位
    MySPI_SwapByte(addr >> 8);           // 中8位
    MySPI_SwapByte(addr);                // 低8位

    for (i = 0; i < Count; i++)
    {
        DataArray[i] = MySPI_SwapByte(0x00); // 每读取一个字节，发一个 dummy byte
    }

    MySPI_Stop();

}

主机在每个 SCK 上升沿读取 MISO，从机按地址返回数据。

5.指令函数

cpp 复制代码

#ifndef __W25Q64_INS_H
#define __W25Q64_INS_H

#define W25Q64_WRITE_ENABLE							0x06
#define W25Q64_WRITE_DISABLE						0x04
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1				0x05
#define W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_2				0x35
#define W25Q64_WRITE_STATUS_REGISTER				0x01
#define W25Q64_PAGE_PROGRAM							0x02
#define W25Q64_QUAD_PAGE_PROGRAM					0x32
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_64KB						0xD8
#define W25Q64_BLOCK_ERASE_32KB						0x52
#define W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB						0x20
#define W25Q64_CHIP_ERASE							0xC7
#define W25Q64_ERASE_SUSPEND						0x75
#define W25Q64_ERASE_RESUME							0x7A
#define W25Q64_POWER_DOWN							0xB9
#define W25Q64_HIGH_PERFORMANCE_MODE				0xA3
#define W25Q64_CONTINUOUS_READ_MODE_RESET			0xFF
#define W25Q64_RELEASE_POWER_DOWN_HPM_DEVICE_ID		0xAB
#define W25Q64_MANUFACTURER_DEVICE_ID				0x90
#define W25Q64_READ_UNIQUE_ID						0x4B
#define W25Q64_JEDEC_ID								0x9F
#define W25Q64_READ_DATA							0x03
#define W25Q64_FAST_READ							0x0B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_OUTPUT				0x3B
#define W25Q64_FAST_READ_DUAL_IO					0xBB
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_OUTPUT				0x6B
#define W25Q64_FAST_READ_QUAD_IO					0xEB
#define W25Q64_OCTAL_WORD_READ_QUAD_IO				0xE3

#define W25Q64_DUMMY_BYTE							0xFF

#endif

类别	宏定义	指令码	用途说明
写控制	`W25Q64_WRITE_ENABLE`	`0x06`	使能写操作（写/擦前必须执行）
	`W25Q64_WRITE_DISABLE`	`0x04`	禁止写操作，防止误写
状态寄存器	`W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1`	`0x05`	读取状态寄存器1（BUSY/写使能位）
	`W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_2`	`0x35`	读取状态寄存器2（包含QE位）
	`W25Q64_WRITE_STATUS_REGISTER`	`0x01`	同时写SR1 和 SR2（共2字节）
写入操作	`W25Q64_PAGE_PROGRAM`	`0x02`	页编程（最多256字节）
	`W25Q64_QUAD_PAGE_PROGRAM`	`0x32`	四线页编程（用于Quad SPI）
擦除操作	`W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB`	`0x20`	擦除一个 4KB 扇区
	`W25Q64_BLOCK_ERASE_32KB`	`0x52`	擦除一个 32KB 块
	`W25Q64_BLOCK_ERASE_64KB`	`0xD8`	擦除一个 64KB 块
	`W25Q64_CHIP_ERASE`	`0xC7`	整片擦除（耗时较久）
	`W25Q64_ERASE_SUSPEND`	`0x75`	暂停擦除操作（用于多任务）
	`W25Q64_ERASE_RESUME`	`0x7A`	恢复擦除操作
电源管理	`W25Q64_POWER_DOWN`	`0xB9`	进入低功耗待机模式
	`W25Q64_RELEASE_POWER_DOWN_HPM_DEVICE_ID`	`0xAB`	唤醒 + 读取设备ID
模式控制	`W25Q64_HIGH_PERFORMANCE_MODE`	`0xA3`	启用高性能模式（某些版本支持）
	`W25Q64_CONTINUOUS_READ_MODE_RESET`	`0xFF`	重置连续读模式
识别ID	`W25Q64_MANUFACTURER_DEVICE_ID`	`0x90`	读取制造商 + 设备ID（需发送地址）
	`W25Q64_READ_UNIQUE_ID`	`0x4B`	读取唯一芯片ID（64-bit）
	`W25Q64_JEDEC_ID`	`0x9F`	JEDEC 标准ID（1字节厂商 + 2字节设备）
读取数据	`W25Q64_READ_DATA`	`0x03`	标准读取（低速，最兼容）
	`W25Q64_FAST_READ`	`0x0B`	快速读取（需发送 Dummy Byte）
	`W25Q64_FAST_READ_DUAL_OUTPUT`	`0x3B`	双线输出快速读
	`W25Q64_FAST_READ_DUAL_IO`	`0xBB`	双线输入输出快速读
	`W25Q64_FAST_READ_QUAD_OUTPUT`	`0x6B`	四线输出快速读
	`W25Q64_FAST_READ_QUAD_IO`	`0xEB`	四线输入输出快速读
	`W25Q64_OCTAL_WORD_READ_QUAD_IO`	`0xE3`	八线 32-bit 快速读取（部分芯片支持）
占位字节	`W25Q64_DUMMY_BYTE`	`0xFF`	常用于读取时"填充"MOSI

6.main函数

cpp 复制代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "W25Q64.h"

uint8_t MID;
uint16_t DID;

uint8_t ArrayWrite[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};
uint8_t ArrayRead[4];

int main(void)
{
	OLED_Init();
	W25Q64_Init();
	
	OLED_ShowString(1, 1, "MID:   DID:");
	OLED_ShowString(2, 1, "W:");
	OLED_ShowString(3, 1, "R:");
	
	W25Q64_ReadID(&MID, &DID);
	OLED_ShowHexNum(1, 5, MID, 2);
	OLED_ShowHexNum(1, 12, DID, 4);
	
	W25Q64_SectorErase(0x000000);
	W25Q64_PageProgram(0x000000, ArrayWrite, 4);
	
	W25Q64_ReadData(0x000000, ArrayRead, 4);
	
	OLED_ShowHexNum(2, 3, ArrayWrite[0], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 6, ArrayWrite[1], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 9, ArrayWrite[2], 2);
	OLED_ShowHexNum(2, 12, ArrayWrite[3], 2);
	
	OLED_ShowHexNum(3, 3, ArrayRead[0], 2);
	OLED_ShowHexNum(3, 6, ArrayRead[1], 2);
	OLED_ShowHexNum(3, 9, ArrayRead[2], 2);
	OLED_ShowHexNum(3, 12, ArrayRead[3], 2);
	
	while (1)
	{
		
	}
}

擦除第一个扇区（地址 0x000000 起始的 4KB）

NOR Flash 写入前必须擦除，否则无法从 0 改写为 1！（擦除后，所有数据位变为1）

7.SPI通信与I2C区别

对比项	SPI（Serial Peripheral Interface）	I²C（Inter-Integrated Circuit）
通信方式	全双工，主从同步通信	半双工，主从同步通信
信号线数量	通常需要 4 根线：MISO, MOSI, SCLK, CS（每个从机单独 CS）	只需 2 根线：SCL（时钟）, SDA（数据）
通信速率	较高，可达几十 Mbps	较低，一般为 100kHz、400kHz，最多几 Mbps
引脚数量	多（每个从机需独立 CS 引脚）	少（多个从机共用总线）
总线架构	一主多从，但每个从机需要独立片选	一主多从，多个从机可共享 2 根线
地址机制	无地址，主机用 CS 选中具体从机	有 7 位或 10 位设备地址
传输控制	主机控制时钟（SCLK）与片选	主机控制时钟（SCL），通过地址访问从机
数据方向	MOSI、MISO 分别用于写入和读取（全双工）	SDA 单线收发数据（半双工）
硬件成本	较高（线多，占用 GPIO 多）	较低（线少，占用 GPIO 少）
软件协议复杂度	简单，无握手或仲裁	较复杂，有起始/停止位、ACK/NACK、仲裁机制等
常见应用场景	Flash、SD 卡、屏幕、W25Q64 等高速外设	EEPROM、RTC、传感器、OLED、MPU6050 等低速外设

具体外设举例

外设	使用通信协议	原因简述
W25Q64	SPI	高速读写需求，SPI 支持页写、块擦除等
MPU6050	I²C	内置 I²C 接口，低速传感器，节省引脚
OLED (SSD1306)	I²C 或 SPI	小数据量，I²C 节省引脚，SPI 提高速度
SD 卡	SPI	大容量文件操作，SPI 高速全双工性能优越

STM32的SPI通信（软件读写W25Q64）

1.什么是 SPI？

2.SPI 的 4 根基本信号线结构

3.SPI 是怎么工作的？（核心机制）

CPOL 与 CPHA 是什么含义？

CPOL：决定 SCK 在"空闲状态"的电平（即不传数据时 SCK 是高还是低）

CPHA：决定 在哪一个边沿采样数据

Step by Step 时序过程（ SPI Mode 0 ）

第一位传输（发送 bit 7：1）

第二位传输（bit6 = 0）

重复 8 次后，完整发送 1 字节

SPI Mode 1（CPOL = 0，CPHA = 1）

第一位传输（发送 bit7 = 1）

第二位传输（bit6 = 0）

重复 8 次后，完整发送 1 字节

SPI Mode 2（CPOL = 1，CPHA = 0）

第一位传输（bit7 = 1）

第二位传输（bit6 = 0）

重复 8 次后，完整发送 1 字节

SPI Mode 3（CPOL = 1，CPHA = 1）

第一位传输（bit7 = 1）

第二位传输（bit6 = 0）

重复 8 次后，完整发送 1 字节

W25Q64 是什么？

W25Q64 内部结构概览

W25Q64 使用的 SPI 协议模式

4.举一个SPI读写W25Q64（软件）例子

通信的整体逻辑步骤（功能流程）

第一阶段：软件 SPI 的本质与引脚配置

软件模拟 SPI 的基本操作函数

模拟 SPI 片选信号 CS（/SS）

模拟时钟线 SCK

模拟 MOSI 输出

模拟读取 MISO（主入从出）

SPI 通信控制函数

第二阶段：模拟传输一个字节的过程（MySPI_SwapByte）

第三阶段：JEDEC ID 的读取过程（读取芯片型号）

第四阶段：擦除操作（扇区擦除）

写使能

等待芯片空闲

第五阶段：写入数据（页写）

第六阶段：读取数据（Read Data）

5.指令函数

6.main函数

7.SPI通信与I2C区别

具体外设举例

CPHA：决定在哪一个边沿采样数据