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简单聊聊STM32的SPI外设

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flyingstar 发布时间:2025-3-26 13:22
SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)是一种高速、全双工、同步的通信协议,由Motorola公司推出。它允许单个主设备与多个从设备进行高效的数据交换,广泛应用于模数转换器(ADC)、EEPROM存储器、闪存芯片、实时时钟模块、数字信号处理器(DSP)以及解码器等组件之间的数据传输。' U/ ^0 b- n0 m$ K' `( o( f8 S4 b! b0 [

; D# a% H; o4 Q$ h' lSPI接口的基本组成
+ ^( B/ m) s: I" h6 B! ~+ R; M$ w1 o6 c( \
SPI接口通常包含四根线:MOSI(Master Out Slave In,主设备输出从设备输入)、MISO(Master In Slave Out,主设备输入从设备输出)、SCK(Serial Clock,时钟信号)和SS/CS(Slave Select/Chip Select,从设备选择/芯片选择)。其中,MOSI和MISO用于数据的双向传输,SCK提供同步时钟信号,SS/CS用于选择特定的从设备。- L, B4 ^' k0 Q4 i; }& l

( @) b+ A. D9 M( \SPI的工作模式; \: p3 a+ F& f  A4 f% p; _5 U

' p' ]" c" i$ A' mSPI的工作模式取决于两个关键参数:CPOL(时钟极性)和CPHA(时钟相位)。CPOL决定了时钟信号的默认电平,CPHA决定了数据采样的时机。基于CPOL和CPHA的不同组合,SPI支持四种不同的工作模式:5 v: s& _3 t8 s/ Z9 l
  N: d  a- h8 _! s4 w
    模式0(CPOL=0, CPHA=0):时钟在非活动状态下是低电平,数据在上升沿被捕获。
7 I$ ?6 d" T! L7 Q    模式1(CPOL=0, CPHA=1):空闲时钟为低电平,但数据在下降沿捕获。
3 p/ Y9 m% j# p, x# G    模式2(CPOL=1, CPHA=0):时钟在非活动时为高电平,数据在下降沿被捕获。" o3 y* f' a+ G& k/ |
    模式3(CPOL=1, CPHA=1):空闲时钟为高电平,数据在上升沿被捕获。
/ W6 C) a2 Q9 B
0 {8 t* \1 }) b& h) Z这些模式提供了灵活性,使得不同类型的硬件可以在SPI总线上共存并正常通信。5 u( G* {- g2 o+ F

" K8 U- S& I# E1 O2 N) @7 I# tSPI的优点与应用
7 h- @) ?# D; p; u8 L% m: P( K# \. E; k7 ^
SPI接口具有支持全双工通信、通信简单和数据传输速率快等优点。然而,由于没有指定的流控制和应答机制,它在数据可靠性上相对于某些其他协议(如IIC总线协议)有一定的缺陷。
7 z7 v: f* N+ Q) z1 I1 {6 {
/ }# a; a, {8 ]! }3 Q, iSPI接口的应用非常广泛。在传感器接口方面,它常用于连接温度传感器、光传感器等传感器与SOC之间的数据传输。在音频接口中,SPI接口用于连接音频编解码器和其他数字音频器件,实现音频数据的传输和控制。此外,SPI接口还用于连接闪存、EEPROM等存储器件,实现数据的读写和擦除。在调试过程中,SPI接口也可用于传输调试信息。  _; d) B/ Q' K2 u" e) H# x) S
SPI电路连接与注意事项
& f$ }- {: V0 ?. }* e% t7 G7 ?' I) s3 S5 K: G" I, W4 h, q& e
在进行SPI电路连接时,需要确保主设备和从设备之间的电路匹配,以避免信号反射和电磁干扰等问题。同时,需要约定好数据的传输格式,包括数据位数、传输速率等。为了实现SPI通信,还需要开发相应的驱动程序,包括初始化SPI接口、配置传输参数等操作。+ O, p$ N8 z3 Z+ z% ^$ p
# u2 G4 k9 Y. x
总的来说,SPI作为一种高效、灵活的通信协议,在嵌入式系统和各种电子设备中发挥着重要作用。通过合理配置工作模式、优化电路连接和驱动程序开发,可以充分发挥SPI接口的性能优势。7 z# d& ?$ m' [8 i  ^
* N' H4 f; Y# H2 ^
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