STM32再學習之工程師眼中的SPI

　　前些天，有位網(wǎng)友談到通過FPGA來實現(xiàn)SPI通訊。通過帖子的回復發(fā)現(xiàn)好多網(wǎng)友對SPI通訊還有些疑惑，于是今天就帶著大家從SPI的標準協(xié)議，SPI在STM32單片機上的配置及在74HC595邏輯芯片通訊的實例來全方面認識一下這個既復雜又簡單的通訊協(xié)議。

　　SPI 是Serial Peripheral Interface的縮寫，直譯為串行外圍設備接口，SPI是Motorola公司推出的一種同步串行通訊方式，是一種四線同步總線，因其硬件功能很強，與SPI有關的軟件就相當簡單，使MCU有更多的時間處理其他事務。這里要說明一下，專利在電子行業(yè)還是很關鍵的，因此，部分其它廠商將SPI通訊協(xié)議更名以規(guī)避高昂的專利費，但其硬件處理方式是一樣的，只是換了一個名稱而已，例如德儀單片機里的SSI通訊。

　　常用的SPI通訊方式是標準四線制，如下圖電路示意圖所示：

　　MISO：主設備輸入/從設備輸出引腳。該引腳在從模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在主模式下接收數(shù)據(jù)。

　　MOSI：主設備輸出/從設備輸入引腳。該引腳在主模式下發(fā)送數(shù)據(jù)，在從模式下接收數(shù)據(jù)。

　　SCK：串口時鐘，作為主設備的輸出，從設備的輸入

　　NSS：從設備選擇。這是一個可選的引腳，用來選擇主/從設備。

　　MOSI腳相互連接，MISO腳相互連接。這樣，數(shù)據(jù)在主和從之間串行地傳輸(MSB位在前)。通信總是由主設備發(fā)起。主設備通過MOSI腳把數(shù)據(jù)發(fā)送給從設備，從設備通過MISO引腳回傳數(shù)據(jù)。這意味全雙工通信的數(shù)據(jù)輸出和數(shù)據(jù)輸入是用同一個時鐘信號同步的;時鐘信號由主設備通過SCK腳提供。

　　比較復雜的是這個從選擇(NSS)腳。其有兩種模式：軟件NSS模式與硬件NSS模式。

　　軟件NSS模式下：在該模式下說得簡單一些就是此引腳當作普通的GPIO來使用。其輸入/輸出的功能與操作GPIO是一樣的。我們通過STM32來操作片外設備時多采用此模式。

　　硬件NSS模式下：此模式又下分兩種情況：情況一、NSS輸出被使能：當STM32工作為主SPI，并且NSS輸出已經使能，這時NSS引腳被拉低，所有NSS引腳與這個主SPI的NSS引腳相連并配置為硬件NSS的SPI設備，將自動變成從SPI設備;情況二、NSS輸出被關閉：允許操作于多主環(huán)境。

　　硬件的連接我們說完了，下面我再來介紹時鐘線與信號線。

　　在學習數(shù)字邏輯電路時，我們都聽老師講過數(shù)據(jù)的鎖存方式，例如上升沿鎖存等。我們的SPI通訊方式在硬件上非常靈活的處理數(shù)據(jù)鎖存方式，通過兩個參數(shù)的配置提供了四種不同的數(shù)據(jù)傳輸模式，如下圖所示：