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SPI是是一種高速的，全雙工，同步的總線通信方式。STM32F1低中容量設備的SPI模塊支持主從兩種模式。

一、SPI協議介紹

1.硬件連接

SPI使用三條數據總線和一條片選線: MOSI、MISO、SCK、NSS(CS)

MOSI（SDO）：主設備輸出/從設備輸入。用于將數據從主機輸出到從機。

MISO(SDI)：主設備輸入/從設備輸出。數據經此由從機至主機，主機接收數據。

SCK：時鐘信號線，用于通訊同步。時鐘信號由主機提供

NSS：片選信號線。由主機通過此線使能從機。在一主多從的通訊模式下，只能同時有一個從機被使能。

SPI器件間的連接很簡單，如圖，只要名字相同線相連即可，主也可以比較方便地反轉。

2.通信時序

SPI傳輸模式的精髓在時鐘極性(CPOL)和時鐘相位(CPHA)

CPOL控制空閑狀態下時鐘總線SCK的電平:

CPOL=0(LOW)；時鐘線空閑為低電平

CPOL=1(HIGH);時鐘線空閑為高

CPHA控制采樣位置和信號跳變位置：

※SPI傳輸從高位(MSB)開始還是低位(LSB)開始可以由用戶設置

二、STM32F1的SPI模塊

1.在CubeMX中進行配置

數據位可選擇8或16

CPHA可選擇從第一個數據沿開始(CPHA=0)或從第二個數據沿開始(CPHA=1)

可選擇高位先發送或是低位先發送

可選擇是否使用NSS以及NSS功能(輸入、輸出用)。用戶也可以用普通IO的中斷輸入/輸出功能模擬NSS,這種方法相對更加靈活。

※ 按照個人開發經驗，SPI一般配置為雙線雙向全雙工情況比較多。

※STM32的 NSS引腳說明和工作極其復雜，建議開發者禁用硬件NSS,自行定義普通GPIO實現片選功能。(NSS腳禁用后可以進行GPIO配置當作普通IO控制實現CS功能)

2.相關寄存器

API:

1.初始化結構體LL_SPI_InitTypeDef

typedef struct
{
  uint32_t TransferDirection;/*
  數據線配置；通過調用LL_SPI_SetTransferDirection()實現;
  @ref:       LL_SPI_FULL_DUPLEX //全雙工，雙線雙向
              LL_SPI_SIMPLEX_RX  //雙線雙向模式下禁止輸出，僅能輸入
              LL_SPI_HALF_DUPLEX_RX //單線，僅能接收
              LL_SPI_HALF_DUPLEX_TX //單線，僅能發送
              ※單線模式下，工作于Master時使用MOSI腳;Slave時為MISO腳
  */
  uint32_t Mode;/*
  設置主從模式，通過LL_SPI_SetMode()實現;
  @ref:       LL_SPI_MODE_MASTER //主模式，配置時若NSS由軟件管理會將電平置高
              LL_SPI_MODE_SLAVE
  */
  uint32_t DataWidth;/*
  設置數據長度;通過LL_SPI_SetDataWidth()實現;
  @ref:       LL_SPI_DATAWIDTH_8BIT  //8位
              LL_SPI_DATAWIDTH_16BIT  //16位
  */
  uint32_t ClockPolarity;/*
  設置時鐘極性(CPOL),通過LL_SPI_SetClockPolarity()實現
  @ref:       LL_SPI_POLARITY_LOW //低電平(CPOL=0)
              LL_SPI_POLARITY_HIGH  //高電平(CPOL=1)
  */
  uint32_t ClockPhase;/*
  設置時鐘相位，通過LL_SPI_SetClockPhase()實現
  @ref:       LL_SPI_PHASE_1EDGE //CPHA =0
              LL_SPI_PHASE_2EDGE //CPHA=1
  */
  uint32_t NSS;/*
  配置NSS(CS),通過LL_SPI_SetNSSMode()實現；
  @ref:       LL_SPI_NSS_SOFT //通過軟件管理NSS;※此時NSS引腳無法進行I/O操作控制
                 //CubeMx配置為Disable時配置為此模式(相當于禁用了NSS)
                 //此時可以通過操作SPI_CR1- >SSI位控制該位電平;LL庫未提供函數;
              LL_SPI_NSS_HARD_INPUT //說不清除，手冊和庫函數說明沖突，建議不用
              LL_SPI_NSS_HARD_OUTPUT//同樣，不建議配置
              //鑒于片選復雜性，推薦開發者直接通過GPIO直接模擬NSS(CS)功能，可用原NSS
  */
  uint32_t BaudRate;/*
  配置波特率分頻，通過LL_SPI_SetBaudRatePrescaler()實現;
  @ref:        LL_SPI_BAUDRATEPRESCALER_DIVx //x為2^n,max=128
*/
  uint32_t BitOrder;/*
  配置發送位順序，通過LL_SPI_SetTransferBitOrder()實現;
  @ref:      LL_SPI_LSB_FIRST  //低位先
             LL_SPI_MSB_FIRST  //高位先
  */
  uint32_t CRCCalculation;/*!< Specifies if the CRC calculation is enabled or not.
  This parameter can be a value of @ref SPI_LL_EC_CRC_CALCULATION.
This feature can be modified afterwards using unitary functions @ref LL_SPI_EnableCRC() and @ref LL_SPI_DisableCRC().*/

  uint32_t CRCPoly;/*!< Specifies the polynomial used for the CRC calculation.
This parameter must be a number between Min_Data = 0x00 and Max_Data = 0xFFFF.
 This feature can be modified afterwards using unitary function @ref LL_SPI_SetCRCPolynomial().*/
} LL_SPI_InitTypeDef;

2.初始化函數

ErrorStatus LL_SPI_Init(SPI_TypeDef *SPIx, LL_SPI_InitTypeDef *SPI_InitStruct);/*
初始化SPI；
*/
void LL_SPI_StructInit(LL_SPI_InitTypeDef *SPI_InitStruct)/*
初始化SPI配置結構體
*/
ErrorStatus LL_SPI_DeInit(SPI_TypeDef *SPIx)/*
初始化SPI模塊
*/

3.開啟/關閉模塊

__STATIC_INLINE void LL_SPI_Enable(SPI_TypeDef *SPIx);/*
開啟SPI模塊
*/
__STATIC_INLINE void LL_SPI_Disable(SPI_TypeDef *SPIx);/*
關閉SPI模塊
*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_SPI_IsEnabled(SPI_TypeDef *SPIx);/*
檢測開啟狀態
*/

※與UART不同，目前版本CubeMX自動生成代碼不會開啟SPI，需用戶手動開啟

關閉SPI需要在傳輸完成后

4.標志位/狀態位

MODF：主模式失效錯誤標志。在NSS引腳硬件模式管理下，主設備的NSS腳被拉低時；或者在NSS引腳軟件模式管理下，SSI位被置0時被置位。同時SPI模塊被關閉。在使用LL庫時若不使用NSS功能，則不會出現置位情況

※RXNE：接收緩沖非空。與USART類似，當※接收數據寄存器完全完成一次數據接收時,該位被置位。※對讀取數據寄存器RDR的讀取操作可以硬件清零該位。

※TXE：發送緩沖空。當發送數據寄存器數據被送出時，該位被置位。對發送數據寄存器TDR的寫入操作可以硬件清零該位。

BSY：忙標志。SPI在通訊時該位為1。該位完全由硬件控制。在主模式的雙向接收模式下 (MSTR=1、BDM=1并且BDOE=0)，在接收期間BSY標志保持為低。不要使用BSY標志處理每一個數據項的發送和接收，最好使用TXE和RXNE標志。

OVR：溢出錯誤。接收數據時，當發送端設備已經發送了數據字節，而STM32還沒有清除前一個數據字節產生的RXNE時，即為溢出錯誤。

當溢出時，讀SPI_DR寄存器返回的是之前未讀的數據，所有隨后傳送的數據都被丟棄。

※與USART不同，SPI模塊TXE與RXNE位是只讀的，其值由硬件管理。

__STATIC_INLINE uint32_t LL_SPI_IsActiveFlag_BSY(SPI_TypeDef *SPIx);/*
檢測BSY是否置位，該位無法軟件控制
*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_SPI_IsActiveFlag_OVR(SPI_TypeDef *SPIx);/*
檢測OVR是否置位(發生過載錯誤)
*/
__STATIC_INLINE void LL_SPI_ClearFlag_OVR(SPI_TypeDef *SPIx);/*
置位OVR
*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_SPI_IsActiveFlag_TXE(SPI_TypeDef *SPIx);/*
檢測TXE是否置位
*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_SPI_IsActiveFlag_RXNE(SPI_TypeDef *SPIx)；/*
檢測RXNE是否置位
*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_SPI_IsActiveFlag_MODF(SPI_TypeDef *SPIx);
__STATIC_INLINE void LL_SPI_ClearFlag_MODF(SPI_TypeDef *SPIx);

5.中斷控制

__STATIC_INLINE void LL_SPI_EnableIT_ERR(SPI_TypeDef *SPIx);/*
使能ERR錯誤中斷*/
__STATIC_INLINE void LL_SPI_DisableIT_ERR(SPI_TypeDef *SPIx);/*
禁用ERR錯誤中斷*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_SPI_IsEnabledIT_ERR(SPI_TypeDef *SPIx);/*
檢測是否開啟ERR中斷*/

__STATIC_INLINE void LL_SPI_EnableIT_RXNE(SPI_TypeDef *SPIx);/*
使能RXNE接收緩沖非空中斷*/
__STATIC_INLINE void LL_SPI_DisableIT_RXNE(SPI_TypeDef *SPIx);/*
禁用RXNE接收緩沖非空中斷*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_SPI_IsEnabledIT_RXNE(SPI_TypeDef *SPIx)/*
檢測是否開啟RXNE接收緩沖非空中斷*/

__STATIC_INLINE void LL_SPI_EnableIT_TXE(SPI_TypeDef *SPIx);/*
使能TXE發送緩沖空中斷*/
__STATIC_INLINE void LL_SPI_DisableIT_TXE(SPI_TypeDef *SPIx);/*
禁用TXE發送緩沖空中斷*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_SPI_IsEnabledIT_TXE(SPI_TypeDef *SPIx)/*
檢測是否開啟TXE發送緩沖空中斷*/

6.SPI 收/發函數

__STATIC_INLINE uint8_t LL_SPI_ReceiveData8(SPI_TypeDef *SPIx);/*
從接收寄存器(緩沖區)DR中讀取8位數據;
*/
__STATIC_INLINE uint16_t LL_SPI_ReceiveData16(SPI_TypeDef *SPIx);/*
從接收寄存器(緩沖區)DR中讀取16位數據;
*/

__STATIC_INLINE void LL_SPI_TransmitData8(SPI_TypeDef *SPIx, uint8_t TxData);/*
向發送寄存器(緩沖區)DR中寫入8位數據
*/
__STATIC_INLINE void LL_SPI_TransmitData16(SPI_TypeDef *SPIx, uint16_t TxData);/*
向發送寄存器(緩沖區)DR中寫入16位數據
*/

SPI模塊DMA的使用

相關函數：

待實驗

__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableDMAReq_RX(USART_TypeDef *SPIx);/*
使能接收DMA，啟用后DR有數據時將允許發送DMA請求;具體見示例用法*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_DisableDMAReq_RX(USART_TypeDef *SPIx);/*
禁用接收DMA*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsEnabledDMAReq_RX(USART_TypeDef *SPIx);/*
檢測是否使能接收DMA*/

__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableDMAReq_TX(USART_TypeDef *SPIx);/*
使能發送DMA*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_DisableDMAReq_TX(USART_TypeDef *SPIx);/*
禁用發送DMA*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsEnabledDMAReq_TX(USART_TypeDef *SPIx);/*
檢測是否使能發送DMA*/
/**************************************************/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_DMA_GetRegAddr(USART_TypeDef *SPIx);/*
返回SPI模塊數據寄存器DR地址；無論是否啟用DMA均可用
*/