STM32再學(xué)習之工程師眼中的SPI

　　前些天，有位網(wǎng)友談到通過(guò)FPGA來(lái)實(shí)現SPI通訊。通過(guò)帖子的回復發(fā)現好多網(wǎng)友對SPI通訊還有些疑惑，于是今天就帶著(zhù)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(shí)例來(lái)全方面認識一下這個(gè)既復雜又簡(jiǎn)單的通訊協(xié)議。

　　SPI 是Serial Peripheral Interface的縮寫(xiě)，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(xiàn)同步總線(xiàn)，因其硬件功能很強，與SPI有關(guān)的軟件就相當簡(jiǎn)單，使MCU有更多的時(shí)間處理其他事務(wù)。這里要說(shuō)明一下，專(zhuān)利在電子行業(yè)還是很關(guān)鍵的，因此，部分其它廠(chǎng)商將SPI通訊協(xié)議更名以規避高昂的專(zhuān)利費，但其硬件處理方式是一樣的，只是換了一個(gè)名稱(chēng)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(xiàn)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)送數據，在主模式下接收數據。

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

　　SCK：串口時(shí)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(gè)可選的引腳，用來(lái)選擇主/從設備。

　　MOSI腳相互連接，MISO腳相互連接。這樣，數據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(guò)MOSI腳把數據發(fā)送給從設備，從設備通過(guò)MISO引腳回傳數據。這意味全雙工通信的數據輸出和數據輸入是用同一個(gè)時(shí)鐘信號同步的;時(shí)鐘信號由主設備通過(guò)SCK腳提供。

　　比較復雜的是這個(gè)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(shuō)得簡(jiǎn)單一些就是此引腳當作普通的GPIO來(lái)使用。其輸入/輸出的功能與操作GPIO是一樣的。我們通過(guò)STM32來(lái)操作片外設備時(shí)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(jīng)使能，這時(shí)NSS引腳被拉低，所有NSS引腳與這個(gè)主SPI的NSS引腳相連并配置為硬件NSS的SPI設備，將自動(dòng)變成從SPI設備;情況二、NSS輸出被關(guān)閉：允許操作于多主環(huán)境。

　　硬件的連接我們說(shuō)完了，下面我再來(lái)介紹時(shí)鐘線(xiàn)與信號線(xiàn)。

　　在學(xué)習數字邏輯電路時(shí)，我們都聽(tīng)老師講過(guò)數據的鎖存方式，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據鎖存方式，通過(guò)兩個(gè)參數的配置提供了四種不同的數據傳輸模式，如下圖所示：