STM32--SPI通信协议（1）SPI基础知识总结

前言

I2C (Inter-Integrated Circuit)和SPI (Serial Peripheral Interface)是两种常见的串行通信协议，用于连接集成电路芯片之间的通信，选择I2C或SPI取决于具体的应用需求。如果需要较高的传输速度和简单的接口，可以选择SPI。如果需要连接多个设备或硬件复杂性较低的解决方案，可以选择I2C。

一、SPI介绍

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，用于在微控制器和外围设备之间传输数据。SPI使用四根线进行通信，即主设备和从设备之间的主时钟线（SCLK）、数据输出线（MOSI）、数据输入线（MISO）和片选线（SS）。

SPI协议可以实现高速数据传输和多设备通信，并且具有简单的硬件实现和低功耗特点，常用于与外围设备（如传感器、存储器、显示屏等）的通信。

二、硬件电路

MOSI：主机输出从机输入，主机接入这根线，就是MO，从机接入这根线就是SI；

MISO：主机输入从机输出，主机接入这根线，就是MI，从机接入这根线就是SO；

SS：片选，用来指定和哪个从机通信,主机想指定与谁通信，就把对应的SS输出线置低电平，但同一时间只能指定一个从设备，否则会导致数据冲突；

三、SPI基本原理--移位示意图

假设上升沿开始移位

时钟的上升沿：

时钟的下降沿：

由主机提供的时钟控制着主机的移位寄存器，一般SPI都是高位先行：每来一个时钟，主机的移位寄存器就会向左进行移位，同时这个时钟也通过SCK引脚进行输出，控制从机的移位寄存器进行左移。然后主机移位寄存器左边移除的数据通过MOSI引脚输入到从机移位寄存器的右边，从机移位寄存器左边移除的数据通过MISO引脚输入到主机移位寄存器的右边。

四、SPI时序基本单元

1、起始与终止

2、交换一个字节

SPI可以通过配置两个位来选择什么时候开始移位，上升沿移位或下降沿移位；

CPOL（Clock Polarity）时钟极性；CPHA（Clock Phase）时钟相位；每一位都可以选择0或1，共4种模式。

模式1：

因为可能有多个从机设备，在MISO线如果多个从机设备始终是推挽输出，会导致冲突，所以在从机的SS为高电平时，MISO引脚必须切换为高阻态（就是相当于引脚断开，不输出任何电平）。

模式0：

与模式1的区别就是相位提前，在SS下降沿就要移除数据。

模式0与模式2，模式1与模式3的区别都只是SCK的极性取反。

五、SPI通信流程

SPI协议的通信方式是通过主设备向从设备发送时钟信号，并在时钟信号的上升沿或下降沿传输数据。主设备控制片选线，选择要与之通信的从设备。

一般来说，SPI协议的通信流程如下：

1. 主设备将片选线拉低，选中一个从设备。
2. 主设备将数据发送到从设备的数据输出线。
3. 主设备发送时钟信号，从设备根据时钟信号接收数据。
4. 从设备将数据发送到主设备的数据输入线。
5. 主设备继续发送时钟信号，从设备继续传输数据。
6. 主设备将片选线拉高，结束通信。

SPI协议的数据传输一般是：指令码加读写数据

从设备一般都会有一个指令集来规定该指令的功能。