单片机技术应用外围电路设计SPI简介.docx SPI 一、SPI简介 SPI（Serial Peripheral Interface ）是串行外围接口设备，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是处于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种协议。 SPI?是一个环形总线结构，由?ss(cs)、?sck、?sdi、?sdo?构成，其时序其实很简单，主要是在?sck?的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。 因为是全双工同步通信，所以在传输数据时，左边主机的数据从移位寄存器进入MOSI线上进入右边的从机，并存入最低位，同时从机的最高位通过MISO传输到主机的最低位，当第二位数据进行发送时，最低位的数据会向左移一位并将新数据存入最低位。 二、通信协议 1、物理层 motorola公司 首先提出的全双工三线同步串行外围接口，采用主从模式（?Master Slave）架构；支持多?slave?模式应用，一般仅支持单Master（单主机模式）。 管脚 三线SPI：SCLK(时钟线)，MISO（主机接收从机发送），MOSI（主机发送从机接收） 四线SPI：CS（片选线），SCLK，MISO，MOSI 片选：被选，确定该设备处于何种工作模式 连接方式 ? 2、数据链路层 SPI采用位协议，——高位在前，低位在后 SPI有四种工作模式，SPI0 SPI1 SPI2 SPI3 ? ? ? ? ???SPI?模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，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设音时钟相位和极性应该一致。 SPI?时序图详解—SPI?接口在模式?0?下输出第一位数据的时刻 ? 三、STM32中SPI控制器 数量：2个 ?SPI1? SPI2 特性：全双工同步通信 ? ? ? ? ? ? 8/16是传输帧选择 ? ? ? ? ? ? 主从结构 ? ? ? ? ? ? 8个主模式波特率预分频系数 ? ? ? ? ? ? 主模式和从模式下均可以由软件或硬件进行NSS管理 ? ? ? ? ? ? 可编程的时钟极性和相位 ? ? ? ? ? ? ?可编程的数据顺序， MSB在前或LSB在前 四、配置工作模式 1、NSS管理 ? ? ?SPI可以工作为主机模式和从机模式，可以通过软件模式和硬件模式进行管理。 SPI的NSS引脚分为内部引脚和外部引脚，当内部引脚检测到高电平的时候，设备会工作在主机模式，检测到低电平，工作在从机模式。 先说软件模式，软件模式可以通过SPI_CR1寄存器的SSM为进行设置，当SSM位为1时，SPI的模式管理为软件管理模式，且当SSI位为1时（SSI位仅在SSM位为1时有效），内部的NSS会被驱动为高电平，该设备就设置为主机模式且外部NSS引脚会输出一个低电平信号，当其他的设备检测到低电平信号时，会自动进入从机模式。 硬件模式： ? ? ? ?NSS输出使能通过CR2的SSOE位进行控制，一旦该位被使能，NSS引脚作为一个输出引脚，若SPI工作为主机模式，NSS会输出一个低电平，当其他设备的NSS引脚接到主设备的引脚，会检测到一个低电平，并会自动进入从设备状态。当配置为主模式，NSS配置为输入引脚，（MSTR=1，SSOE=0）时，如果NSS被拉低，则配置为主模式水白，会自动进入从工作模式。 ? ? ? ?若向通过硬件管理工作模式，只需将需要配置为主模式的NSS引脚接高电平，从模式的NSS接低电平即可。 五、SPI配置过程 1、查看原理图确定引脚，以及各个引脚的工作模式 ? 这里spi的四个引脚分别对应pa4,pa5,pa6,pa7,SPI作为主机，MOSI，cs，clk应给配置为输出模式，miso配置为输入。 所以为了将SPI的功能复用到IO扣上，pa5，pa7要用作复用推挽输出。（pa4为什么配置为通用推挽输出现在我还没弄明白，等明白了再改回来） 2、确定spi的时钟相位以及时钟极性等工作模式 ?因为时钟相位和时钟极性可以配置出4种spi的模式，而spi的工作模式与数据的采集以及输出有关，所以我们这里要根据外设来确当spi的工作模式。
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