一，spi總線協議

SPI，是英語 Serial Peripheral Interface 的縮寫顧名思義就是串行外圍設備接口。SPI是一種高速的，全雙工，同步的通信總線， 并且在芯片的管腳上只占用四根線。

SPI 是一個環形總線結構，由 ss(cs)、sck、sdi（mosi）、sdo（miso） 構成，其時序其實很簡單，主要是在 sck 的控制下，兩個雙向移位寄存器進行 數據交換。 上升沿發送、下降沿接收、高位先發送。 上升沿到來的時候，sdo 上的電平將被發送到從設備的寄存器中。 下降沿到來的時候，sdi 上的電平將被接收到主設備的寄存器中。

寄存器中數據的收發格式可以參考一下圖片,在第一個脈沖周期的上升沿階段，進行采樣，主機數據整體左移，主機最低位在脈沖周期的下降沿階段接收從機發來的數據0。如此循環往復實現8為數據的收發。

二，spi的時序圖

SPI 模塊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配置。

時鐘極性(CPOL)對傳輸協議沒有重大的影響。如果 CPOL=0，串行同步時鐘的空閑狀態為低電平；如果 CPOL=1，串行同步時鐘的空閑狀態為高電平。

時鐘相位(CPHA) 能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協議之一進行數據傳輸。如果 CPHA=0，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 CPHA=1，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音時鐘相位和極性應該一致。 SPI 時序圖詳解---SPI 接口在模式 0 下輸出第一位數據的時刻 SPI 接口有四種不同的數據傳輸時序，取決于 CPOL 和 CPHL 這兩位的組合。圖 1 中表現了這四種時序，時序與 CPOL、CPHL 的 關系也可以從圖中看出

三，spi框圖

SPI的方框圖見下圖

MISO：主設備輸入/從設備輸出引腳。該引腳在從模式下發送數據，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送數據，在從模式下接收數據。

SCK：串口時鐘，作為主設備的輸出，從設備的輸入

需要關注的是他的NSS引腳，具體的框圖如下 ：

3.1如果STM32作為SPI總線的主設備

如果是硬件模式，并且SSOE等于1，那么NSS引腳電平可以送入內部NSS，內部NSS也可以通過輸出控制單元送到NSS引腳上，就可以實現對從設備的控制了。NSS引腳在工作時會出現低電平，可以打開外部從設備。如果SSOE等于0，這時內部NSS信息就無法送到NSS引腳了，那不是無法控制從設備了么？對，此時NSS引腳就無法控制從設備了，不過如果有其他的主設備將NSS引腳拉低，那么此時SPI就自動進入了從模式，可以接收數據了，實現了多主模式下（比如兩個STM32通過SPI進行通信，都可能是主設備）的功能切換。

如果是軟件模式，內部NSS的信息來自于SSI標志位，但內部NSS信息無法送到NSS引腳，此時就需要用戶使用其他的GPIO引腳來控制從設備。

3.2如果STM32作為SPI總線的從設備

如果是硬件模式，且SSOE=0，NSS引腳信號可以送入到內部NSS，STM32可以受控于其他主設備。如果此時SSOE=1,那么SPI也可以切換成主模式，實現從到主的切換。

如果是軟件模式，如果SSI=0，那么內部NSS一直為低電平，總是被選中，可以隨時和外部設備通信（此時STM32自己是從設備）。

因此：一般STM32做主設備，且管理一個從設備，可以設置成硬件模式。 如果管理多個從設備，可以設置軟件模式。如果STM32做從設備，盡量也設置成軟件模式，讓SSI=0，就可以隨時接收數據了。

四，spi相關寄存器

從spi的框圖中可以看出，spi相關的寄存器主要有SPI_CR1,SPI_CR2,SPI_SR,SPI_DR這四個寄存器。

SPI_CR1是spi的控制寄存器，通過這個寄存器我們可以設置spi的一些功能參數，具體寄存器內容如下圖：

寄存器低六位分別是控制時鐘相位，時鐘極性，主從設備選擇和通訊波特率的。具體細節可以查看手冊。除了寄存器操作，我們也可以直接使用庫函數操作。下面列出了部分常用庫函數：

SPI_Init 根據 SPI_InitStruct 中指定的參數初始化外設 SPIx 寄存器
SPI_Cmd使能或者失能 SPI 外設
SPI_SendData 通過外設 SPIx 發送一個數據
SPI_ReceiveData 返回通過 SPIx 最近接收的數據
SPI_NSSInternalSoftwareConfig 為選定的 SPI 軟件配置內部 NSS 管腳

SPI 狀態寄存器(SPI_SR)，通過狀態寄存器可以得知spi當前狀態，是否在發送數據，以及接受和發送緩沖區是否為空，通過這些判斷來實現數據的收發，當然也有寫好的庫函數可以直接操作。

具體的初始化操作：

void spi_Init(void)
{
	/*spi引腳配置
CS PB0
CSK PA5 
MISO PA6 
MOSI PA57
*/
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_Port;//定義結構體變量	
	GPIO_Port.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//模式	
	GPIO_Port.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //引腳
	GPIO_Port.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Port);
	GPIO_Port.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Port.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //引腳
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Port);
	GPIO_Port.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//模式
	GPIO_Port.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //引腳
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Port);//MISO
	GPIO_Port.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//模式
	GPIO_Port.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //引腳
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Port);//MOSI

	GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);//把CS信號線拉高
	
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);//spi時鐘使能
	SPI_InitTypeDef SPI_InitStruct;
	SPI_InitStruct.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2;//二分頻，36mhz
	SPI_InitStruct.SPI_CPHA =SPI_CPHA_1Edge;//相位設置，第一個跳變沿采樣
	SPI_InitStruct.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;//極性設置，空狀態低電平
	SPI_InitStruct.SPI_CRCPolynomial = 0x7;//CRC校驗值
	SPI_InitStruct.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;//數據大小，SPI 發送接收 8 位幀結構
	SPI_InitStruct.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;//通訊方式，SPI 設置為雙線雙向全雙工
	SPI_InitStruct.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;//數據傳輸從高位開始
	SPI_InitStruct.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;//主從設置，設置為主模式
	SPI_InitStruct.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;//nss控制選擇，有內部寄存器控制
	SPI_Init(SPI1,&SPI_InitStruct);
	
	SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);
}