简介:

  SPI,Serial Peripheral interface串行外围设备接口。

  接口应用在:EEPROM, FLASH,实时时钟,AD 转换器,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

  特点:高速的、全双工、同步的通信总线、占用4根线;可以同时发生和接收串行数据;可以当做主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等。

  接口使用的4条通讯线:

  1. MISO  主设备数据输入,从设备数据输出
  2. MOSI  主设备数据输出,从设备数据输入
  3. SCLK  时钟信号,由主设备产生
  4. CS      从设备片选信号,由主设备控制

  SPI的功能很强大,SPI时钟最多可以到18Mhz,支持DMA,可以配置为SPI协议或者I2S协议。

  使用STM32的SPI的主模式,配置步骤如下:

1.配置相关引脚的复用功能,使能SPI2时钟

  第一步就要使能 SPI2 的时钟。其次要设置 SPI2 的相关引脚为复用输出,这样才会连接到SPI2上,否则这些IO口还是默认的状态,也就是标准的输入输出口。这里我们使用PB13、14、15这三个(SCK、MISO、MOSI、CS使用软件管理方式)所以设置这三个复用IO。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB 时钟使能
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2 时钟使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 GPIOB
2.初始化SPI2,设置SPI2工作模式

  接下来我们要初始化 SPI2,设置 SPI2 为主机模式,设置数据格式为 8 位,然设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI2 的时钟频率(最大 18Mhz),以及数据的格式(MSB 在前还是LSB 在前)。

  这在库函数中是通过 SPI_Init 函数来实现的。

void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx,SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct);

  第一个参数为SPI标号,这里使用的SPI2;第二个参数是定义SPI_InitTypeDef结构体指针

typedef struct
{
uint16_t SPI_Direction;
// 设置 SPI 的通信方式,可以选择为半双工,全双工,以及串行发和串行收方式
uint16_t SPI_Mode;
// 设置 SPI 的主从模式
uint16_t SPI_DataSize;
// 为 8 位还是 16 位帧格式选择项
uint16_t SPI_CPOL;
// 设置时钟极性
uint16_t SPI_CPHA;
// 设置时钟相位
uint16_t SPI_NSS;
//设置 NSS 信号由硬件(NSS 管脚)还是软件控制
uint16_t SPI_BaudRatePrescaler;
//设置 SPI 波特率预分频值
uint16_t SPI_FirstBit;
//设置数据传输顺序是 MSB 位在前还是 LSB 位在前
uint16_t SPI_CRCPolynomial;
//设置 CRC 校验多项式,提高通信可靠性,大于 1 即可
}SPI_InitTypeDef;

第一个参数 SPI_Direction 是用来设置 SPI 的通信方式,可以选择为半双工,全双工,以及串行发和串行收方式,这里我们选择全双工模式 SPI_Direction_2Lines_FullDuplex。

第二个参数 SPI_Mode 用来设置 SPI 的主从模式,这里我们设置为主机模式 SPI_Mode_Master,当然有需要你也可以选择为从机模式 SPI_Mode_Slave。

第三个参数 SPI_DataSiz 为 8 位还是 16 位帧格式选择项,这里我们是 8 位传输,选择SPI_DataSize_8b。

第四个参数 SPI_CPOL 用来设置时钟极性,我们设置串行同步时钟的空闲状态为高电平所以我们选择 SPI_CPOL_High。

第五个参数 SPI_CPHA 用来设置时钟相位,也就是选择在串行同步时钟的第几个跳变沿(上升或下降)数据被采样,可以为第一个或者第二个条边沿采集,这里我们选择第二个跳变沿,所以选择 SPI_CPHA_2Edge

第六个参数 SPI_NSS 设置 NSS 信号由硬件(NSS 管脚)还是软件控制,这里我们通过软件控制 NSS 关键,而不是硬件自动控制,所以选择 SPI_NSS_Soft。

第七个参数 SPI_BaudRatePrescaler 很关键,就是设置 SPI 波特率预分频值也就是决定 SPI 的时钟的参数 , 从不分频道 256 分频 8 个可选值,初始化的时候我们选择 256 分频值SPI_BaudRatePrescaler_256,  传输速度为 36M/256=140.625KHz。

第八个参数 SPI_FirstBit 设置数据传输顺序是 MSB 位在前还是 LSB 位在前, ,这里我们选择SPI_FirstBit_MSB 高位在前。

第九个参数 SPI_CRCPolynomial 是用来设置 CRC 校验多项式,提高通信可靠性,大于 1 即可。

  设置好9个参数,初始化SPI外设,范例:

SPI_InitTypeDef   SPI_InitStructure;
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //双线双向全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 发送接收 8 位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//第二个跳变沿数据被采样
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频 256
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式
SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器
3.使能SPI2

  初始化完成之后就是使能SPI2通信,使能SPI2通信后,就可以开始SPI通讯。

  使能SPI2的方法是:

SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);  //使能SPI外设
4.SPI传输数据  

固体库提供的发送数据函数原型为:

void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data);

  表示从SPIx数据寄存器写入数据Data从而实现发送。

固体库提供的接收数据函数原型为:

uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx) ;

  表示从SPIx数据寄存器读出接收到的数据。

5.查看SPI传输状态

  在 SPI 传输过程中,我们经常要判断数据是否传输完成,发送区是否为空等状态,这是通过函数 SPI_I2S_GetFlagStatus 实现的,这个函数很简单就不详细讲解,判断发送是否完成的方法是:

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE);

  W25Q64是华邦公司推出的大容量SPI,FLASH产品,W25Q64的容量是64Mb,该系列还有W25Q80/16/32等。W25Q64容量为64Mb也就是8M字节。

  W25Q64将8M的容量分为128个块(Block),每个块大小为64K字节,每个块又分16个扇区(Sector),每个扇区4K个字节。

  W25Q64的最小擦除单位为一个扇区,也就是每次必须擦除4K个字节。这样我们必须给W25Q64开辟一个至少4K的缓存区,这样对SRAM要求不高,要求芯片必须有4K以上SRAM才能很好的操作。

  W25Q64的擦写周期多达10W次,具有20年的数据保存期限,支持电压为2.7到3.6V,W25Q64支持标准的SPI,还支持双输出/四输出的SPI时钟可以到80MHz(双输出时钟相当于160MHz,四输出时相当于320Mhz)

补充:

  1. 以下是SPI模块的初始化代码,配置成主机模式,访问SD Card/W25Q64/NRF24L01
  2. SPI口初始化
  3. 这里针是对SPI2的初始化
void SPI2_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB时钟使能
RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2时钟使能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15); //PB13/14/15上拉 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //设置SPI工作模式:设置为主SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; //串行同步时钟的空闲状态为高电平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //串行同步时钟的第二个跳变沿(上升或下降)数据被采样
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS信号由硬件(NSS管脚)还是软件(使用SSI位)管理:内部NSS信号有SSI位控制
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC值计算的多项式
SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器 SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能SPI外设 SPI2_ReadWriteByte(0xff);//启动传输 } //SPI 速度设置函数
//SpeedSet:
//SPI_BaudRatePrescaler_2 2分频
//SPI_BaudRatePrescaler_8 8分频
//SPI_BaudRatePrescaler_16 16分频
//SPI_BaudRatePrescaler_256 256分频 void SPI2_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)
{
assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));
SPI2->CR1&=0XFFC7;
SPI2->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler; //设置SPI2速度
SPI_Cmd(SPI2,ENABLE); } //SPIx 读写一个字节
//TxData:要写入的字节
//返回值:读取到的字节
u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData)
{
u8 retry=0;
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位
{
retry++;
if(retry>200)return 0;
}
SPI_I2S_SendData(SPI2, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据
retry=0; while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位
{
retry++;
if(retry>200)return 0;
}
return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2); //返回通过SPIx最近接收的数据
}

  

05-27 01:32