嵌入式开发--SPI介绍和驱动开发

2023-11-17

目录

一、通信总线SPI介绍

二、SPI时序介绍和工作模式

三、基于stm32的spi初始化步骤


一、通信总线SPI介绍

SPI,全称为Serial Peripheral Interface,是一种同步的串行通信协议。SPI协议最初由Motorola公司开发,用于串行通信带宽较低的应用领域,如单片机和外部器件之间的通信。

SPI协议特点:

1.基于同步通讯方式,由主机发起数据传输请求,外部设备从机响应。

2.采用点对点、全双工、同步、串行的通信方式。

3.使用4根信号线:SCLK(时钟线)、MOSI(主机发出从机接收线)、MISO(从机发出主机接收线)和SS(从机选通线)。

4.通信速率高,最高可以达到几百Mbps。

SPI通信方式灵活,可通过从机的数量、通信速率和时序顺序等参数来进行配置,因此被广泛应用在工业自动化、电子设备通信、存储器芯片和传感器技术等领域。

二、SPI时序介绍和工作模式

SPI通信的时序包含四个信号:SCK、MOSI、MISO和CS。SCK为时钟信号,由主设备控制;MOSI为主设备输出,从设备输入的信号;MISO为从设备输出,主设备输入的信号;CS为从设备的片选信号,由主设备控制。

SPI通信的时序如下:

  1. 主设备拉低片选信号使能从设备。

  2. 主设备开始发送时钟信号(SCK),从设备在时钟上升沿读取MOSI数据。

  3. 主设备在时钟上升沿读取从设备的MISO数据。

  4. 主设备结束发送时钟信号。

  5. 主设备拉高片选信号禁止从设备。

可以根据实际需要设置SPI通信的时序参数,例如时钟极性、时钟相位、位序等,通常在SPI初始化时进行设置。

SPI(Serial Peripheral Interface)通信通常有四种工作模式,也叫做SPI模式,它们分别是:

  1. 模式0:时钟极性为0,时钟相位为0。在上升沿发送数据,下降沿采样数据。

  2. 模式1:时钟极性为0,时钟相位为1。在下降沿发送数据,上升沿采样数据。

  3. 模式2:时钟极性为1,时钟相位为0。在下降沿发送数据,上升沿采样数据。

  4. 模式3:时钟极性为1,时钟相位为1。在上升沿发送数据,下降沿采样数据。

每种工作模式的时钟极性和时钟相位决定了数据的发送和接收方式,不同的设备需要不同的工作模式才能正常通信。在SPI初始化时,需要设置相应的时钟极性和时钟相位,或者选择使用默认的模式0。

 

三、基于stm32的spi初始化步骤

在STM32芯片上使用SPI功能需要进行初始化配置,具体步骤如下:

1.使能SPI时钟

首先需要使能SPI时钟,通过RCC控制器使能SPI时钟,代码如下:

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);

2.配置SPI模式、时钟、帧格式等参数

通过SPI的控制寄存器(SPI_CRx)配置SPI模式、位数、时钟极性和相位、帧格式等参数,例如:

spi_init.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
spi_init.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
spi_init.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
spi_init.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
spi_init.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
spi_init.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;

其中,SPI_Mode表示SPI模式,可以为主从模式(SPI_Mode_Master、SPI_Mode_Slave);SPI_DataSize表示数据位数;SPI_CPOL和SPI_CPHA表示时钟极性和相位;SPI_NSS表示片选信号类型;SPI_BaudRatePrescaler表示通信速率。

3.配置GPIO口

SPI通信需要使用多个GPIO口,需要进行相应的配置,例如:

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

其中,GPIO_Pin表示引脚编号,GPIO_Speed表示速度,GPIO_Mode表示模式。

4.使能SPI功能,并启动通信

最后通过SPI控制寄存器使能SPI功能,然后开始通信,例如:

SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
SPI_SendData(SPI1, data);

其中,SPI_Cmd表示使能SPI功能,SPI_SendData表示发送数据。

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