STM32的SPI通讯协议PPT
概述SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通讯协议，由摩托罗拉于1990年代开发。它广泛应用于微控制器和外设之间...
概述SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通讯协议，由摩托罗拉于1990年代开发。它广泛应用于微控制器和外设之间的通讯，特别是在需要高速、全双工通讯的场合。STM32系列微控制器也集成了SPI接口，支持SPI协议。 SPI工作原理SPI使用四根线进行通讯：SCK（Serial Clock）串行时钟线，由主设备产生MOSI（Master Out Slave In）主设备输出，从设备输入线MISO（Master In Slave Out）主设备输入，从设备输出线。*NSS（Slave Select）：从设备选择线，用于选择与哪个从设备通讯SPI是同步通讯协议，主设备通过SCK时钟线发送时钟信号，数据在每个时钟脉冲的边沿（上升沿或下降沿）进行传输。数据传输是字节为单位，从高位字节开始传输。主设备通过MOSI线发送数据到从设备，从设备则通过MISO线发送数据回主设备。NSS线用于选择与哪个从设备通讯。当NSS线上的电平发生跳变时，被选择的从设备会拉低MOSI和MISO线上的电平，开始通讯。 STM32的SPI接口特性STM32的SPI接口具有以下特性：支持主模式和从模式支持硬件NSS线和软件NSS控制支持四种数据传输顺序大端、小端、主机字节顺序和从机字节顺序支持四种时钟模式模式0、模式1、模式2和模式3支持半双工或全双工通讯支持CRC（循环冗余校验）支持硬件流控制硬件同步和异步功能3.1 主模式与从模式STM32的SPI接口可以配置为主模式或从模式。在主模式下，微控制器作为主设备，主动发起通讯；在从模式下，微控制器作为从设备，等待主设备的通讯请求。3.2 硬件NSS线和软件NSS控制硬件NSS线是通过片选引脚实现的，它可以自动检测NSS线的状态并控制SPI通讯的开始和结束。软件NSS控制则是通过软件控制NSS线的状态来控制SPI通讯。3.3 数据传输顺序STM32的SPI接口支持四种数据传输顺序：大端、小端、主机字节顺序和从机字节顺序。大端和小端是指数据字节的高位和低位在内存中的存储顺序，主机字节顺序和从机字节顺序是指数据在传输时的高位和低位发送顺序。用户可以根据实际需求选择适合的数据传输顺序。3.4 时钟模式STM32的SPI接口支持四种时钟模式：模式0、模式1、模式2和模式3。这四种模式的区别在于时钟极性和相位的选择。用户可以根据实际需求选择适合的时钟模式。3.5 半双工与全双工通讯STM32的SPI接口支持半双工或全双工通讯。半双工通讯是指数据只能在一个方向上传输，而全双工通讯则可以在两个方向上同时传输数据。用户可以根据实际需求选择适合的通讯方式。3.6 CRC校验CRC校验是一种错误检测方法，用于确保数据传输的正确性。STM32的SPI接口支持CRC校验功能，用户可以根据实际需求开启或关闭该功能。3.7 硬件流控制硬件流控制是一种控制数据流的方法，用于防止接收设备在处理数据时发生溢出。STM32的SPI接口支持硬件流控制功能，用户可以根据实际需求开启或关闭该功能。3.8 硬件同步和异步功能STM32的SPI接口支持硬件同步和异步功能。硬件同步是指SPI接口与外部设备的时钟同步；而硬件异步则是指SPI接口与外部设备的时钟独立，通过软件控制实现同步操作。用户可以根据实际需求选择适合的同步或异步方式。 SPI配置在STM32中，SPI接口的配置是通过STM32CubeMX工具或直接在代码中配置的。以下是一些常用的配置选项：4.1 模式配置用户可以选择SPI为主模式或从模式。在主模式下，微控制器作为主设备主动发起通讯；在从模式下，微控制器作为从设备等待主设备的通讯请求。4.2 数据传输顺序配置用户可以选择四种数据传输顺序：大端、小端、主机字节顺序和从机字节顺序。大端和小端是指数据字节的高位和低位在内存中的存储顺序，主机字节顺序和从机字节顺序是指数据在传输时的高位和低位发送顺序。4.3 时钟模式配置用户可以选择四种时钟模式：模式0、模式1、模式2和模式3。这四种模式的区别在于时钟极性和相位的选择。4.4 通讯速率配置用户可以通过配置SCK时钟线的频率来控制SPI通讯的速率。根据实际需求，用户可以选择不同的通讯速率。4.5 NSS线配置用户可以选择使用硬件NSS线或软件NSS控制。硬件NSS线是通过片选引脚实现的，可以自动检测NSS线的状态并控制SPI通讯的开始和结束；软件NSS控制则是通过软件控制NSS线的状态来控制SPI通讯。4.6 半双工与全双工配置用户可以选择半双工或全双工通讯方式。半双工通讯是指数据只能在一个方向上传输，而全双工通讯则可以在两个方向上同时传输数据。4.7 CRC校验配置用户可以选择是否开启CRC校验功能。CRC校验是一种错误检测方法，用于确保数据传输的正确性。4.8 硬件流控制配置用户可以选择是否开启硬件流控制功能。硬件流控制是一种控制数据流的方法，用于防止接收设备在处理数据时发生溢出。4.9 硬件同步与异步配置用户可以选择硬件同步或异步方式。硬件同步是指SPI接口与外部设备的时钟同步；而硬件异步则是指SPI接口与外部设备的时钟独立，通过软件控制实现同步操作。 SPI通讯过程示例以下是一个简单的SPI通讯过程示例：配置SPI接口根据实际需求，使用STM32CubeMX工具或直接在代码中配置SPI接口的参数，包括模式、数据传输顺序、时钟模式、通讯速率、NSS线控制方式等初始化NSS线如果使用硬件NSS线，需要初始化NSS线以选择与哪个从设备进行通讯。如果使用软件NSS控制，则需要在代码中控制NSS线的状态发送数据通过SPI接口发送数据字节，数据字节按照设定的传输顺序进行发送。在发送完一个字节后，可以通过读取MISO线上的数据来接收从设备发送的数据接收数据在发送完一个字节后，通过读取MISO线上的数据来接收从设备发送的数据。根据设定的传输顺序，接收到的数据字节会按照正确的顺序存储在内存中循环发送和接收数据重复步骤3和步骤4，直到所有需要传输的数据都发送完毕。在这个过程中，可以通过中断服务程序或其他机制来处理接收到的数据或发送新的数据结束通讯当所有数据发送完毕后，可以通过将NSS线置高电平来结束SPI通讯。如果使用硬件NSS线，则会自动结束通讯；如果使用软件NSS控制，则需要在代码中控制NSS线的状态来结束通讯 SPI通讯的应用SPI通讯协议由于其高速、全双工的特点，被广泛应用于各种微控制器和外设之间的通讯，特别是在需要频繁、高速交换大量数据的场合。以下是一些常见的SPI通讯应用：6.1 传感器接口许多传感器，如温度传感器、压力传感器、光传感器等，都支持SPI接口。通过SPI接口，微控制器可以快速读取传感器的数据，实现实时监控和数据采集。6.2 存储器接口SPI接口也可以用于连接各种非易失性存储器，如EEPROM、Flash存储器等。通过SPI接口，微控制器可以快速读写存储器的数据，实现数据的存储和读取。6.3 显示接口许多液晶显示屏（LCD）和有机发光二极管显示屏（OLED）也支持SPI接口。通过SPI接口，微控制器可以将图像数据发送给显示屏，实现图像的显示和控制。6.4 无线通讯模块一些无线通讯模块，如RFID读写器、无线数传模块等，也支持SPI接口。通过SPI接口，微控制器可以与无线通讯模块进行通讯，实现无线数据的传输和控制。6.5 其他外设接口除了以上应用外，SPI接口还可以用于连接其他各种外设，如ADC转换器、DAC转换器、数字信号处理器（DSP）等。通过SPI接口，微控制器可以与这些外设进行高速、实时的数据交换和控制。 SPI通讯的优缺点7.1 优点：高速通讯SPI接口的数据传输速率比I2C和UART等其他串行通讯协议更快全双工通讯SPI接口支持同时在发送和接收数据，提高了通讯效率简单连接SPI接口只需要四根线就可以实现通讯，连接简单灵活性高SPI接口支持多种数据传输顺序、时钟模式和NSS线控制方式等配置，满足不同的通讯需求广泛的设备支持许多微控制器和外设都支持SPI接口，便于集成和应用7.2 缺点：需要同步时钟线SPI接口需要一根额外的时钟线来同步数据传输，增加了布线的复杂性需要硬件支持某些功能（如硬件流控制）可能需要额外的硬件支持，增加了成本和复杂性功耗较高相对于I2C等其他串行通讯协议，SPI接口的功耗可能较高数据传输距离有限由于SPI接口是近距离的通讯协议，其数据传输距离相对较短不支持热插拔由于SPI接口没有内置的热插拔保护机制，因此在热插拔时可能会损坏设备
