串行通信SPI總線的詳解分析

??SPI(Serial Peripheral Interface)總線系統是一種同步串行外設接口，可以是MCU與各種外圍設備以串行方式進行通信以交換信息，該接口一般使用4條線：串行時鐘線（SCLK）、主入從出數據線（MISO）、主出從入數據線（MOSI）和低電平有效的從機選擇線（SS）;其主要特點包括：可以同時發出和接收船型數據；可以作為主機或從機工作；發送結束中斷標志；寫沖突保護和總線競爭保護。
SPI總線架構示意圖：

??SPI是一個環形總線結構，有SS、SCK、SDI、SDO組成，在主設備和從設備之間進行雙向傳輸，實現發送和接收數據，最高速率可達5Mbps。由SS信號來選定主設備通信的從設備，在某時間點內主設備和從設備之間可以實現點對點通信，不需要進行尋址操作。SPI共有4種工作模式，SP0、SP1、SP2、SP3，其中比較常用的是SP0、SP3。為了和外設進行數據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行設置。
??如果時鐘極性CPOL=0，則串行同步時鐘的空閑狀態為低電平；如果時鐘極性CPOL=1，則串行同步時鐘的空閑狀態為高電平。
??如果時鐘相位CPHA=0，則在串行同步時鐘的第一個跳變沿（上升或下降）數據被采樣；如果時鐘相位CPHA=1，則在串行同步時鐘的第二個跳變沿（上升或下降）數據被采樣。SPI主模塊和與之通信的外設時鐘相位和極性應該一致。
SPI總線4中工作模式的SCK示意：

??SPI主要工作時序是在SCK的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數據交換。
??假設下面的8位寄存器裝的是待發送的數據1010 1010，上升沿發送，下降沿接收，高位先發送。那么第一個上升沿來的時候數據將會是sdo=1,寄存器=0101 010x；下降沿到來的時候，sdi上的電平將鎖存到寄存器中去，那么這時寄存器=0101 010sdi，這樣在8個時鐘脈沖以后，兩個寄存器的內容相互交換一次，從而完成了一個spi時序。


??硬件SPI方式：
??（1）寫一個字節：
??SPI_Writebyte(u8 data)
??{
??While（SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET）;//等待發送緩沖區為空
??SPI_I2S_SendData(SPI1,Data);
??While（SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET）;//等待接收到一個字節數據
??SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
??}
??（2）讀一個字節：
??SPI_Readbyte(u8 data)
??{
??While（SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET）;//等待發送緩沖區為空
??SPI_I2S_SendData(SPI1,Data);
??While（SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET）;//等待接收到一個字節數據
??return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
??}
??解析：當不使用FIFO時，只有一個中斷，接收和發送共用一個，因為發送和接收是同時完成的：例如主機上升沿發送下降沿接收，那么從機就是上升沿接收下降沿發送，所以一串時鐘之后，主機發送完了數據，從機也發送完了數據。
??軟件SPI:

??軟件SPI方式和硬件SPI方式的區別：
??1.硬件SPI效率高些，編寫程序時只需把要發送的數據寫到寄存器中，硬件自動進行發送；軟件SPI需要根據時序實現時鐘拉高拉低，串行數據輸出等。
??2.硬件SPI必須要求處理器支持該功能；而軟件SPI不需要特定要求，一般的IO口就可以使用
??3.硬件SPI傳輸速度可以達到3Mbps，軟件SPI傳輸速度一般700K左右。
??總結：在使用SPI時，根據實際情況選擇使用硬件SPI，還是軟件SPI,注意在使用時確保時序的準確性。