【SPI】软件SPI库

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本例程演示了如何使用软件SPI库

支持同时使用多个SPI实例
SPI 主机模式
全双工通信
支持 CPOL（时钟极性）、CPHA（时钟相位）配置
支持时钟速率调节 2.5KHz ~ 200KHz

SPI 简介

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，主要用于嵌入式系统中，用于集成电路之间的短距离有线通信。

典型应用场景有：

W25QXX 系列 Flash
MPU6050 陀螺仪
NRF24L01 无线模块等。

一般情况下，SPI 通信有四根线：

SCLK：时钟线，由主机产生
MOSI：主机输出从机输入，主机向从机发送数据
MISO：主机输入从机输出，从机向主机发送数据
CS：片选线，用于选择从机

时钟相位和极性（CPOL、CPHA）：

CPOL：时钟极性，决定时钟信号在空闲时是高电平还是低电平
- CPOL = 0 时，SCLK 空闲时为低电平
- CPOL = 1 时，SCLK 空闲时为高电平
CPHA：时钟相位，决定数据采样时机
- CPHA = 0 时，数据在第一个时钟沿采样
- CPHA = 1 时，数据在第二个时钟沿采样
例如：
- CPOL = 0，CPHA = 0 时，SCLK 空闲时为低电平，数据在第一个时钟沿采样（上升沿采样）
- CPOL = 1，CPHA = 0 时，SCLK 空闲时为高电平，数据在第一个时钟沿采样（下降沿采样）
- CPOL = 0，CPHA = 1 时，SCLK 空闲时为低电平，数据在第二个时钟沿采样（下降沿采样）
- CPOL = 1，CPHA = 1 时，SCLK 空闲时为高电平，数据在第二个时钟沿采样（上升沿采样）

时钟极性和相位的配置于目标芯片有关，需要根据目标芯片的 SPI 时序要求进行配置

SPI 通信流程实例：

这是一个典型的 SPI 通信流程，主机通过 SCLK 产生时钟信号，通过 MOSI 向从机发送数据，通过 MISO 从从机接收数据

配置 CPOL = 0，CPHA = 0 ，可见 SCLK 空闲时为低电平，数据在第一个时钟沿采样（上升沿采样）

通信波形文件包含在例程zip包中，可以使用【Saleae Logic 2】软件打开查看

例程讲解

下面介绍了如何使用软件SPI库

1、工程配置

开启外部晶振：在Pinout&Configuration -> System Core -> RCC 页面，将 High Speed Clock (HSE) 配置为 Crystal/Ceramic Resonator

配置时钟频率：在Clock Configuration 页面，将PLL Source 选择为 HSE，将System Clock Mux 选择为 PLLCLK，然后在HCLK (MHz) 输入72并回车，将HCLK频率配置为 72 MHz

分配引脚：将 PA12、PA15、PB3、PB1 分别设置为 GPIO_Output，并分别设置 User label 为 SPI_SCLK、SPI_MOSI、SPI_MISO、SPI_CS

这几个是学习板左下角的自定义引脚，如果需要使用其他引脚，可以自行修改，任意引脚都可以使用

配置GPIO：在 System Core -> GPIO
- 将 PA12、PA15、PB1 的 Maximum output speed 配置为 High
- 将 PB3 的 GPIO Pull-up/Pull-down 配置为 Pull-up
即 SPI_SCLK、SPI_MOSI、SPI_CS 配置为高速输出，SPI_MISO 配置为上拉输入

2、代码

(1) 初始化过程

拷贝库文件：将 softSPI.c、dwt_stm32_delay.c 文件拷贝到 Core -> Src 目录下，将 softSPI.h、dwt_stm32_delay.h 文件拷贝到 Core -> Inc 目录下。
添加头文件：在 main.c 中引用头文件
```
#include "softSPI.h"
```

初始化 SPI 实例结构体：在 main 函数中初始化 SPI 实例结构体

// 分配 SCLK 引脚
SoftSPI1.SCLK_GPIO = SPI_SCLK_GPIO_Port;
SoftSPI1.SCLK_Pin = SPI_SCLK_Pin;
// 分配 MOSI 引脚
SoftSPI1.MOSI_GPIO = SPI_MOSI_GPIO_Port;
SoftSPI1.MOSI_Pin = SPI_MOSI_Pin;
// 分配 MISO 引脚
SoftSPI1.MISO_GPIO = SPI_MISO_GPIO_Port;
SoftSPI1.MISO_Pin = SPI_MISO_Pin;
// 分配 CS 引脚
SoftSPI1.CS_GPIO = SPI_CS_GPIO_Port;
SoftSPI1.CS_Pin = SPI_CS_Pin;
// 设置 SPI 时钟频率
SoftSPI1.Delay_Time = SPI_FREQ_10KHZ;
// 设置 SPI 时钟极性和相位
SoftSPI1.CPOL = 0;
SoftSPI1.CPHA = 0;

初始化 SPI 实例：在 main 函数中初始化 SPI 实例
```
// 初始化 SPI 实例
SoftSPI_Init(&SoftSPI1);
```

(2) 进行 SPI 通信

使能片选：使用 SoftSPI_CS_Low 函数使能片选
```
// 使能片选
SoftSPI_CS_Low(&SoftSPI1);
```

收发数据：使用 SoftSPI_WriteReadBuff 函数发送和接收数据

// 读写数据
SoftSPI_WriteReadBuff(&SoftSPI1, tx_buffer, rx_buffer, 4);

关闭片选：使用 SoftSPI_CS_High 函数关闭片选
```
// 关闭片选
SoftSPI_CS_High(&SoftSPI1);
```

SPI 简介​

例程讲解​

1、工程配置​

2、代码​

(1) 初始化过程​

(2) 进行 SPI 通信​