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1. SPI基本概念

特性	描述
通信线	4根：SCK（时钟）、MOSI（主出从入）、MISO（主入从出）、SS（从机选择）
通信方式	同步，全双工
拓扑结构	支持一主多从

2. 硬件电路连接

连接方式	说明
主机与从机	所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连接在一起
从机选择	主机引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚
引脚配置	输出引脚配置为推挽输出，输入引脚配置为浮空或上拉输入

2.1 硬件连接示意图

graph TD
    subgraph 主机
        H_SCK[SCK]
        H_MOSI[MOSI]
        H_MISO[MISO]
        H_SS[SS]
    end

    subgraph 从机
        S_SCK[SCK]
        S_MOSI[MOSI]
        S_MISO[MISO]
        S_SS[SS]
    end

    H_SCK --> S_SCK
    H_MOSI --> S_MOSI
    S_MISO --> H_MISO
    H_SS --> S_SS

3. SPI时序基本单元

3.1 通信开始与结束

条件	说明
起始条件	SS从高电平切换到低电平
终止条件	SS从低电平切换到高电平

3.1.1 通信时序图

graph LR
    A[空闲状态] -->|SS拉低| B[通信开始]
    B --> C[数据传输]
    C -->|SS拉高| D[通信结束]
    D --> A

3.2 数据传输模式（模式0）

模式参数	说明
CPOL=0	空闲状态时，SCK为低电平
CPHA=0	SCK第一个边沿移入数据，第二个边沿移出数据

3.2.1 数据传输时序图（模式0）

graph LR
    subgraph 时序
        SS[SS: 高 → 低 → 高]
        SCK[SCK: 低→高→低→高...]
        MOSI[MOSI: 数据输出]
        MISO[MISO: 数据输入]
    end
    
    SS -->|开始| SCK
    SCK -->|同步| MOSI
    SCK -->|同步| MISO
    SCK -->|结束| SS

4. 如何使用SPI通信

4.1 初始化配置

步骤	操作
1	配置SPI时钟频率
2	设置数据位宽度（通常为8位）
3	选择SPI模式（通常为模式0）
4	配置GPIO引脚（SCK、MOSI、MISO为复用功能，SS为推挽输出）

4.2 通信步骤

步骤	操作	说明
1	选择从机	将对应从机的SS引脚拉低
2	数据传输	主机通过MOSI发送数据，同时通过MISO接收从机返回的数据，数据在SCK的边沿同步传输
3	结束通信	将SS引脚拉高，释放从机

配置代码

软件SPI

// 写入SS
void SoftSPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);
}

// 写入SCK
void SoftSPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, (BitAction)BitValue);
}

// 写入MOSI
void SoftSPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, (BitAction)BitValue);
}

// 读取MISO
uint8_t SoftSPI_R_MISO(void)
{
    return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6);
}

void SoftSPI_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    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);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    SoftSPI_W_SS(1);
    SoftSPI_W_SCK(0);
    SoftSPI_W_MOSI(0);
}

// 发送一个字节
uint8_t SoftSPI_Transfer(uint8_t Byte)
{
    uint8_t i;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        SoftSPI_W_MOSI((Byte & 0x80) >> 7);
        SoftSPI_W_SCK(1);
        Byte <<= 1;
        Byte |= SoftSPI_R_MISO();
        SoftSPI_W_SCK(0);
    }
    return Byte;
}

硬件SPI

// 硬件写入SS
void HardSPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
    GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);
}

void HardSPI_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
    
    SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
    HardSPI_W_SS(1);
}

// 硬件发送一个字节
uint8_t HardSPI_Transfer(uint8_t Byte)
{
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
    SPI_I2S_SendData(SPI1, Byte);
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
    return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}