SPI特征

????????─ 在全雙工模式中對接收到的最后一個字節(jié)自動進行 CRC 校驗

● 可觸發(fā)中斷的主模式故障、過載以及 CRC 錯誤標(biāo)志

● 支持 DMA 功能的 1 字節(jié)發(fā)送和接收緩沖器：產(chǎn)生發(fā)送和接受請求

SPI物理層

?SPI通信設(shè)備連接圖

SPI框圖

通常 SPI 通過 4 個引腳與外部器件相連：

● MISO ：主設(shè)備輸入 / 從設(shè)備輸出引腳。該引腳在從模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在主模式下接收數(shù)據(jù)。

● MOSI ：主設(shè)備輸出 / 從設(shè)備輸入引腳。該引腳在主模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在從模式下接收數(shù)據(jù)。

● SCK ：串口時鐘，作為主設(shè)備的輸出，從設(shè)備的輸入

● NSS ：從設(shè)備選擇。這是一個可選的引腳，用來選擇主 / 從設(shè)備。它的功能是用來作為“片

選引腳”，讓主設(shè)備可以單獨地與特定從設(shè)備通訊，避免數(shù)據(jù)線上的沖突。從設(shè)備的 NSS

引腳可以由主設(shè)備的一個標(biāo)準(zhǔn) I/O 引腳來驅(qū)動。一旦被使能 (SSOE 位 ) ， NSS 引腳也可以作為

輸出引腳，并在 SPI 處于主模式時拉低；此時，所有的 SPI 設(shè)備，如果它們的 NSS 引腳連接

到主設(shè)備的 NSS 引腳，則會檢測到低電平，如果它們被設(shè)置為 NSS 硬件模式，就會自動進

入從設(shè)備狀態(tài)。當(dāng)配置為主設(shè)備、 NSS 配置為輸入引腳 (MSTR=1 ， SSOE=0) 時，如果 NSS

被拉低，則這個 SPI 設(shè)備進入主模式失敗狀態(tài)：即 MSTR 位被自動清除，此設(shè)備進入從模式

SPI協(xié)議層

數(shù)據(jù)時鐘時序圖

SPI配置過程

?SPI主模式配置

1. 通過SPI_CR1寄存器的BR[2:0]位定義串行時鐘波特率。
2. 選擇CPOL和CPHA位，定義數(shù)據(jù)傳輸和串行時鐘間的相位關(guān)系。
3. 設(shè)置DFF位來定義8位或16位數(shù)據(jù)幀格式。
4. 配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定義幀格式。
5. 如果需要NSS引腳工作在輸入模式，硬件模式下，在整個數(shù)據(jù)幀傳輸期間應(yīng)把NSS腳連接到高電平；在軟件模式下，需設(shè)置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引腳工作在輸出模式，則只需設(shè)置SSOE位。
6. 必須設(shè)置MSTR位和SPE位(只當(dāng)NSS腳被連到高電平，這些位才能保持置位)。 在這個配置中，MOSI引腳是數(shù)據(jù)輸出，而MISO引腳是數(shù)據(jù)輸入。

SPI從模式配置

1. 設(shè)置 DFF 位以定義數(shù)據(jù)幀格式為 8 位或 16 位。

2. 選擇 CPOL 和 CPHA 位來定義數(shù)據(jù)傳輸和串行時鐘之間的相位關(guān)系。 為保證正確 的數(shù)據(jù)傳輸，從設(shè)備和主設(shè)備的CPOL 和 CPHA 位必須配置成相同的方式。

3. 幀格式 (SPI_CR1 寄存器中的 LSBFIRST 位定義的 ”MSB 在前 ” 還是 ”LSB 在前 ”) 必須與主設(shè)備相同。

4. 硬件模式下 ( 參考從選擇 (NSS) 腳管理部分 ) ，在完整的數(shù)據(jù)幀 (8 位或 16 位 ) 傳輸過程中，NSS引腳必須為低電平。在 NSS 軟件模式下，設(shè)置 SPI_CR1 寄存器中的 SSM 位并清除 SSI 位。

5. 清除 MSTR 位、設(shè)置 SPE 位 (SPI_CR1 寄存器 ) ，使相應(yīng)引腳工作于 SPI 模式下。 在這個配置中，MOSI 引腳是數(shù)據(jù)輸入， MISO 引腳是數(shù)據(jù)輸出。

SPI數(shù)據(jù)發(fā)送與接收過程

主模式通訊過程

從模式通訊過程

?

?

接收與發(fā)送緩沖器

在接收時，接收到的數(shù)據(jù)被存放在一個內(nèi)部的接收緩沖器中；在發(fā)送時，在被發(fā)送之前，數(shù)據(jù)

將首先被存放在一個內(nèi)部的發(fā)送緩沖器中。 對SPI_DR 寄存器的讀操作，將返回接收緩沖器的內(nèi)容；寫入 SPI_DR 寄存器的數(shù)據(jù)將被寫入發(fā) 送緩沖器中。

主模式下開始傳輸

● 全雙工模式

─

當(dāng)寫入數(shù)據(jù)到 SPI_DR 寄存器 ( 發(fā)送緩沖器 ) 后，傳輸開始；

─ 在傳送第一位數(shù)據(jù)的同時，數(shù)據(jù)被并行地從發(fā)送緩沖器傳送到 8 位的移位寄存器中，

然后按順序被串行地移位送到 MOSI 引腳上；

─ 與此同時，在 MISO 引腳上接收到的數(shù)據(jù)，按順序被串行地移位進入 8 位的移位寄存器

中，然后被并行地傳送到 SPI_DR 寄存器 ( 接收緩沖器 ) 中。

從模式下開始傳輸

● 全雙工模式

─

當(dāng)從設(shè)備接收到時鐘信號并且第一個數(shù)據(jù)位出現(xiàn)在它的 MOSI 時，數(shù)據(jù)傳輸開始，隨

后的數(shù)據(jù)位依次移動進入移位寄存器；

─ 與此同時，在傳輸?shù)谝粋€數(shù)據(jù)位時，發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)被并行地傳送到 8 位的移位

寄存器，隨后被串行地發(fā)送到 MISO 引腳上。軟件必須保證在 SPI 主設(shè)備開始數(shù)據(jù)傳

輸之前在發(fā)送寄存器中寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)。

主或從模式下 全雙工發(fā)送和接收過程模式

軟件必須遵循下述過程，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)

1. 設(shè)置 SPE 位為 ’1’ ，使能 SPI 模塊；

2. 在 SPI_DR 寄存器中寫入第一個要發(fā)送的數(shù)據(jù)，這個操作會清除 TXE 標(biāo)志；

3. 等待 TXE=1 ，然后寫入第二個要發(fā)送的數(shù)據(jù)。等待 RXNE=1 ，然后讀出 SPI_DR 寄存器并獲得第一個接收到的數(shù)據(jù)，讀SPI_DR 的同時清除了 RXNE 位。重復(fù)這些操作，發(fā)送后續(xù)的數(shù)據(jù)同時接n-1 個數(shù)據(jù)；

4. 等待 RXNE=1 ，然后接收最后一個數(shù)據(jù)；

5. 等待 TXE=1 ，在 BSY=0 之后關(guān)閉 SPI 模塊。

也可以在響應(yīng) RXNE 或 TXE 標(biāo)志的上升沿產(chǎn)生的中斷的處理程序中實現(xiàn)這個過程。

二、代碼部分

? ? 我的想法是在串口助手上發(fā)送給主機什么，主機就發(fā)什么給從機。之后從機把接收的數(shù)據(jù)再返回給主機，最終再串口助手上打印出來。驗證SPI的全雙工通訊。主機和從機都采用中斷的方式發(fā)送和接收。

主機代碼

SPI配置代碼

void SPI2_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
	
	/* SPI的IO口和SPI外設(shè)打開時鐘 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;        //PB12推挽輸出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	/* SPI的IO口設(shè)置 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //PB13/14/15復(fù)用推挽輸出 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
	
	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //設(shè)置SPI單向或者雙向的數(shù)據(jù)模式:SPI設(shè)置為雙線雙向全雙工
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		//設(shè)置SPI工作模式:設(shè)置為主SPI
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_16b;		//設(shè)置SPI的數(shù)據(jù)大小:SPI發(fā)送接收8位幀結(jié)構(gòu)
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;		//串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;	//串行同步時鐘的第二個跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;		//NSS信號由硬件（NSS管腳）還是軟件（使用SSI位）管理:內(nèi)部NSS信號有SSI位控制
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;		//定義波特率預(yù)分頻的值: 
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	//指定數(shù)據(jù)傳輸從MSB位還是LSB位開始:數(shù)據(jù)傳輸從MSB位開始
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	//CRC值計算的多項式
	SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);  //根據(jù)SPI_InitStruct中指定的參數(shù)初始化外設(shè)SPIx寄存器
	SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能SPI外設(shè)
	
	
}

串口中斷部分文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-647319.html

void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中斷服務(wù)程序
{
	u16 r,i;
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中斷
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
		r =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);	//讀取接收到的數(shù)據(jù)
		while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);//等待發(fā)送區(qū)空 
		SPI_I2S_SendData(SPI2, r);
		while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); //等待接收完一個byte	
		i = SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);	
		
		GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);
		USART_senddate(USART1,i) ;
	} 
} 	  

從機代碼

void SPI2_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	/* SPI的IO口和SPI外設(shè)打開時鐘 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;        //PB12推挽輸出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //下拉輸入
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	/* SPI的IO口設(shè)置 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //PB13/14/15復(fù)用推挽輸出 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //設(shè)置SPI單向或者雙向的數(shù)據(jù)模式:SPI設(shè)置為雙線雙向全雙工
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;		//設(shè)置SPI工作模式:設(shè)置為主SPI
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_16b;		//設(shè)置SPI的數(shù)據(jù)大小:SPI發(fā)送接收8位幀結(jié)構(gòu)
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;		//串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;	//串行同步時鐘的第二個跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Hard;		//NSS信號由硬件（NSS管腳）還是軟件（使用SSI位）管理:內(nèi)部NSS信號有SSI位控制
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;		//定義波特率預(yù)分頻的值:波特率預(yù)分頻值為256
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	//指定數(shù)據(jù)傳輸從MSB位還是LSB位開始:數(shù)據(jù)傳輸從MSB位開始
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	//CRC值計算的多項式
	SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);  //根據(jù)SPI_InitStruct中指定的參數(shù)初始化外設(shè)SPIx寄存器
	
	SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能SPI外設(shè)
	
	
	SPI_I2S_ITConfig(SPI2,SPI_I2S_IT_RXNE,ENABLE);//開啟相關(guān)中斷
	//Usart1 NVIC 配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = SPI2_IRQn;//SPI2中斷通道
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;//搶占優(yōu)先級0
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =2;		//子優(yōu)先級2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根據(jù)指定的參數(shù)初始化VIC寄存器、	
	
}
u16 i;
void SPI2_IRQHandler(void) 
{ 
	//接收數(shù)據(jù) 
	if(SPI_I2S_GetITStatus(SPI2,SPI_I2S_IT_RXNE) != RESET)
	{
		i = SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);
		while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
		SPI_I2S_SendData(SPI2,i);		
		USART_senddate(USART1, i);	
	}
   
}