10. STM32-SPI介绍

SPI介绍

SPI(Serial Peripheral Interface)是主从式同步串列通讯,可分为单工/半双工/全双工。

主要应用在EEPROM、快闪记忆体、AD转换、部分LCD上都会使用，SPI属於高速、全双工且具同步的通讯网路，连结外部设备时只需要四条线就可以完成通讯，同时节省了空间。

SPI可以分为Master与Slave两种模式，但需注意的是一个SPI通讯系统中只可以有一个Master设备，所以的操作都会由Master主动发起，若连接多个设备时则可以透过CS来选择要通讯的Slave。

优点: 仅需4条线有效减少空间、全双工通讯、资料传送快
缺点: 没有ACK机制，在资料可靠度较差，需要由使用者自行确定资料正确

STM32中的SPI:

1. 3线全双工同步传输(SPI1,SPI2,SPI3)
2. 8 bit or 16 bit 传输选择
3. 可由软件or硬体选择CS
4. 可以触发中断发送与接收旗标

SPI Pin脚说明

SPI Pin脚
具有4条线(3线也行但仅限单向传输EX:主设备传送至从设备)，四条线分别为MISO、MOSI、SCLK、CS

下方是一对一接法，分别将两设备对应的Pin脚对接即可，箭头为传输方向。

下方是一对多接法，分别将两设备的MISO、MOSI、SCLK相连後，利用不同脚位连接Slave之CS脚位，箭头为传输方向。当需要选择任一Slave时将对应CS脚位拉低即可选择。

SPI Protocol

SPI通讯有4种不同的模式，可以查找设备的DataSheet看看支援那些模式~

CPOL : 用来设定SCLK的电位，什麽时候是忙碌什麽时候是空闲
CPHA : 决定资料采样点是在第几个边缘

• CPOL=0，当SCLK=0时属於空闲状态，所以有效状态是SCLK在高电位时
• CPOL=1，当SCLK=1时属於空闲状态，所以有效状态是SCLK在低电位时
• CPHA=0，代表的是资料采样是在第1个边缘，资料发送在第2个边缘
• CPHA=1，代表的是资料采样是在第2个边缘，资料发送在第1个边缘
  
  总结一下四种模式的特性:
  CPOL= 0 CPHA = 0 : 代表SCLK低电位时为空闲状态，由低电位转为高电位时进行采样，也就是上升沿。(第一个边缘)
  CPOL= 0 CPHA = 1 : 代表SCLK低电位时为空闲状态，由高电位转为低电位时进行采样，也就是下降沿(第二个边缘)
  CPOL= 1 CPHA = 0 : 代表SCLK高电位时为空闲状态，由高电位转为低电位时进行采样，也就是下升沿。(第一个边缘)
  CPOL= 1 CPHA = 1 : 代表SCLK高电位时为空闲状态，由低电位转为高电位时进行采样，也就是上升沿。(第二个边缘)

比较UART与SPI

1. UART 与 SPI 接线方式，下图为UART接线方法可以看到两设备为TX与RX分别对接，同时仅能进行一对一传输，无法像SPI设备可以达到一对多的传输。
2. UART为全双工、异步通讯且没有SCLK线，所以事先要先设定好baud rate，速度较慢，而SPI是全双工且因具有SCLK线可以执行同步通讯，传输速率较高。

UART通讯架构

SPI通讯架构

函数介绍

1. SPI传送 : 轮询方式

//hspi SPI编号
//pData 要发送的资料
//Size 资料大小 (byte)
//TimeOut 逾时
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

2. SPI接收 : 轮询方式

//hspi SPI编号
//pData 资料接收buf
//Size 资料大小 (byte)
//TimeOut 逾时
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

3. SPI接收与传送 : 轮询方式，传送与接收同步进行。

(SPI工作方式是每发送1个bit就会同步接收一个bit)，在使用是要注意所设的缓冲器大小

//hspi SPI编号
//pTxData
//pRxData 资料接收buf
//Size 资料大小 (byte)
//TimeOut 逾时
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size,uint32_t Timeout)

同样的与前面所提到USART一样，除了轮询方式以外同样有中断的传送方式~

4. SPI 传送 : 透过中断方式

//hspi SPI编号
//pData 要发送的资料
//Size 资料大小 (byte)
//TimeOut 逾时
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size)

5. SPI接收 : 透过中断方式

//hspi SPI编号
//pData 资料接收buf
//Size 资料大小 (byte)
//TimeOut 逾时
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size)

6. SPI接收与传送 : 透过中断方式，传送与接收同步进行。

//hspi SPI编号
//pTxData
//pRxData 资料接收buf
//Size 资料大小 (byte)
//TimeOut 逾时
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size)

7. SPI 接收回调函数

__weak void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(hspi);

  /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
            the HAL_SPI_RxCpltCallback should be implemented in the user file
   */
}

8. SPI 传送回调函数

__weak void HAL_SPI_TxRxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(hspi);

  /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
            the HAL_SPI_TxRxCpltCallback should be implemented in the user file
   */
}