STM32再學習之工程師眼中的SPI

　　前些天，有位網友談到通過FPGA來實現SPI通訊。通過帖子的回復發現好多網友對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，專利在電子行業還是很關鍵的，因此，部分其它廠商將SPI通訊協議更名以規避高昂的專利費，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

　　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起。主設備通過MOSI腳把數據發送給從設備，從設備通過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。

　　在學習數字邏輯電路時，我們都聽老師講過數據的鎖存方式，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，通過兩個參數的配置提供了四種不同的數據傳輸模式，如下圖所示：