自学内容网 自学内容网

06-标准库开发-STM32-SPI通信协议软件实现

八、SPI协议在STM32中的软件实现

8.1 SPI协议简介

SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)是由Motorola公司开发的一种同步串行数据通信总线。它主要用于微控制器与外设之间的短距离通信,如传感器、显示屏、存储器模块等。SPI具有高速、全双工通信的特点,支持一主多从的架构。

8.2 SPI通信特点

  1. 同步通信:使用主设备产生的时钟信号(SCK)来同步数据传输。
  2. 全双工通信:数据在两个方向上通过两条独立的线(MOSI和MISO)进行传输,可以实现高速通信。
  3. 一主多从架构:支持一个主设备控制多个从设备,通过选择特定的从设备来进行通信。

8.3 SPI与I2C对比

  • I2C:适合多设备通信、低功耗和长距离应用场景,如传感器网络、低速外围设备等。其复杂的协议结构使其在多设备通信时具有优势,但在高速通信场景下,SPI更为适合。
  • SPI:适合需要高速、全双工通信的应用场景,适合短距离、高速的数据传输,如存储器模块、显示屏等。虽然它需要更多的通信线和额外的SS线来选择从设备,但其简单性和高速性能使其在实时和高吞吐量应用中表现突出。

8.4 SPI协议的关键要素

  1. SCK(时钟信号):主机产生时钟信号,用于通讯的同步。它决定了通讯的速率,两个设备进行通讯时,通讯速率会受限于低速设备。
  2. MOSI:主机的数据从MOSI线输出后,从机从MOSI线读入数据,此时的通讯方向为从主机到从机。
  3. MISO:从机的数据从MISO线输出后,主机从MISO线读入数据,此时的通讯方向为从从机到主机。
  4. SS(从设备选择):每个从机都有一条单独的SS线与主机相连。当主机要选中某台从机进行通讯时,需要发送低电平信号给从机的SS,从机的片选信号有效,即从机被选中,接着主机开始与从机进行SPI通讯。当SS信号为高电平时,从机片选信号为禁止,此时通讯结束。
  5. 时钟极性CPOL和时钟相位CPHA
    • CPOL:控制时钟信号在空闲状态下的电平。CPOL=0时,空闲状态下SCLK为低电平;CPOL=1时,空闲状态下SCLK为高电平。
    • CPHA:控制数据采样的触发方式。CPHA=0时,数据采样发生在时钟信号的奇数边沿;CPHA=1时,数据采样发生在时钟信号的偶数边沿。

8.5 STM32中SPI的软件实现步骤

  1. 选择合适的GPIO引脚模拟SPI接口:
    • 根据应用需求,选择合适的GPIO引脚来模拟SPI的SCK、MOSI、MISO和SS信号。
  2. 初始化GPIO引脚:
    • 配置GPIO引脚为输出模式(推挽输出)或输入模式(浮空或上拉输入),并设置相应的速度和引脚号。
  3. 实现SPI数据的发送和接收功能:
    • 编写发送函数,通过控制SCK信号和MOSI信号来发送数据。

    • 编写接收函数,通过控制SCK信号和读取MISO信号来接收数据。

8.6 示例代码

我们可以通过时序图编写相应的代码

以下是软件实现SPI协议的4种不同模式的时序图

模式0:

在这里插入图片描述

模式1:

在这里插入图片描述

模式2:

在这里插入图片描述

模式3:

在这里插入图片描述

代码详情:

#include "MySPI.h"

void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_4,(BitAction)BitValue);
}
void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_5,(BitAction)BitValue);
}
void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue)
{
GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_7,(BitAction)BitValue);
}

uint8_t MySPI_R_MISO(void)
{
return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_6);
}

void MySPI_Start(void)
{
MySPI_W_SS(0);
}

void MySPI_Stop(void)
{
MySPI_W_SS(1);
}

void MySPI_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

MySPI_W_SS(1);
MySPI_W_SCK(0);
}

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
uint8_t i;
for(i = 0; i <8; i ++)
{
MySPI_W_MOSI(ByteSend & 0x80);
ByteSend <<= 1;
MySPI_W_SCK(1);
if(MySPI_R_MISO() == 1)
{
ByteSend  |= 0x01;
}
MySPI_W_SCK(0);
}
return ByteSend;
}




原文地址:https://blog.csdn.net/qq_64047342/article/details/144195960

免责声明:本站文章内容转载自网络资源,如本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系本站删除。更多内容请关注自学内容网(zxcms.com)!