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SPI（高位先行）
1：什么是spi
2：核心特点
3. 四根线
4. 工作原理
5.四种工作模式
模式0：
模式1：
模式2：
模式3：
6.优缺点
7.常见应用场景
8.与UART和I2C的区别
W25Q64芯片介绍
1：内存分块
2：写入操作
3：读取操作
SPI协议配置
1：硬件引脚电平变化层
①：SPI写CS引脚电平
②：SPI写SCK引脚电平
③：SPI写MOSI引脚电平
④：SPI读MISO引脚电平
2：初始化配置
3：协议层
①：起始信号
②：停止信号
③：交换数据
软件SPI读取W25Q64
1：W25Q64写使能
2：W25Q64等待忙
3：W25Q64页编程
4：W25Q64扇区擦除
5：读取厂商ID和设备ID
6：W25Q64读取数据
硬件SPI读取W25Q64
模式选择：
1：初始化
2：交换数据
SPI（高位先行）
1：什么是spi
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种高速、全双工、同步时钟的串行通信总线，由摩托罗拉公司最早提出。它是目前微控制器（MCU）连接外部芯片最常用的方式之一，广泛应用于嵌入式系统中,简单来说，它就像是微控制器（主机）与各种外设（从机）之间的一条“高速公路”，用于传输数据。
2：核心特点
全双工通信：数据可以同时发送和接收（两根数据线）。
高速：比 I2C、UART 快得多，通常可达几十 MHz，甚至上百 MHz。
同步传输：有时钟线（SCK）统一指挥，收发双方步调一致。
主从架构：一个主机（通常是MCU）控制多个从机。
硬件连接简单直接：相比 UART 不需要复杂的波特率匹配，相比 I2C 不需要仲裁机制。
3. 四根线
标准的 SPI 总线包含 4 根信号线：
SCK (Serial Clock)：时钟线。由主机产生，用来同步数据传输。
MOSI (Master Out Slave In)：主发从收。数据从主机发送到从机。
MISO (Master In Slave Out)：主收从发。数据从从机发送到主机。
CS/SS (Chip Select/Slave Select)：片选线。由主机控制，拉低表示选中某个从机。每个从机都需要一根独立的 CS/SS/NSS 线。
4. 工作原理
选片：主机拉低对应从机的 CS 引脚，告诉它“我要和你说话了”。
发时钟：主机在 SCK 线上产生时钟脉冲。
交换数据：
主机通过 MOSI 线发送一位数据，同时从机通过 MISO 线返回一位数据。
每产生一个时钟脉冲，双方就交换一位数据。
因为是环形总线，发送和接收是同时进行的（全双工）。
结束：数据传输完成后，主机拉高 CS 引脚，释放从机。
5.四种工作模式
时钟极性 (CPOL) 和 时钟相位 (CPHA)，这是 SPI 最容易让人困惑的地方。SPI 有 4种工作模式，由 CPOL 和 CPHA 决定。
重要提示：通信前，必须查阅从机芯片的数据手册（Datasheet），确认它支持哪种模式，否则无法通信。
模式0：
模式1：
模式2：
模式3：
6.优缺点
SPI 协议本身非常灵活，它没有硬性规定一次通信（即一帧数据）必须传输多少位（Bits）。
7.常见应用场景
凡是需要高速传输数据的外设，基本都用 SPI：
显示屏：OLED、TFT LCD 屏幕（刷图快）。
存储卡：SD 卡（部分模式）、Flash 存储芯片（W25Qxx）。
传感器：高精度 ADC/DAC、部分 IMU（惯性测量单元）传感器。
无线通信：LoRa 模块、NRF24L01 无线模块。
实时时钟 (RTC)：部分时钟芯片。
8.与UART和I2C的区别
W25Q64芯片介绍
1：内存分块
最小擦除单位为扇（4KB），最小写入单位为页（256Byte），块区（64KB）
2：写入操作
3：读取操作
SPI协议配置
1：硬件引脚电平变化层
①：SPI写CS引脚电平
void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue) { GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue); //根据BitValue，设置SS引脚的电平 }②：SPI写SCK引脚电平
void MySPI_W_SCK(uint8_t BitValue) { GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_5, (BitAction)BitValue); //根据BitValue，设置SCK引脚的电平 }③：SPI写MOSI引脚电平
void MySPI_W_MOSI(uint8_t BitValue) { GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7, (BitAction)BitValue); //根据BitValue，设置MOSI引脚的电平，BitValue要实现非0即1的特性 }④：SPI读MISO引脚电平
uint8_t MySPI_R_MISO(void) { return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6); //读取MISO电平并返回 }2：初始化配置
void MySPI_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟 /*GPIO初始化*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA4、PA5和PA7引脚初始化为推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA6引脚初始化为上拉输入 /*设置默认电平*/ MySPI_W_SS(1); //SS默认高电平 MySPI_W_SCK(0); //SCK默认低电平 }3：协议层
①：起始信号
void MySPI_Start(void) { MySPI_W_SS(0); //拉低SS，开始时序 }②：停止信号
void MySPI_Stop(void) { MySPI_W_SS(1); //拉高SS，终止时序 }③：交换数据
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend) { uint8_t i, ByteReceive = 0x00; //定义接收的数据，并赋初值0x00，此处必须赋初值0x00，后面会用到 for (i = 0; i < 8; i ++) //循环8次，依次交换每一位数据 { /*两个!可以对数据进行两次逻辑取反，作用是把非0值统一转换为1，即：!!(0) = 0，!!(非0) = 1*/ MySPI_W_MOSI(!!(ByteSend & (0x80 >> i))); //使用掩码的方式取出ByteSend的指定一位数据并写入到MOSI线 MySPI_W_SCK(1); //拉高SCK，上升沿移出数据 if (MySPI_R_MISO()) { ByteReceive |= (0x80 >> i);//当MISO为1时，置变量指定位为1，当MISO为0时，不做处理，指定位为默认的初值0 } //读取MISO数据，并存储到Byte变量 MySPI_W_SCK(0); //拉低SCK，下降沿移入数据 } return ByteReceive; //返回接收到的一个字节数据 }软件SPI读取W25Q64
1：W25Q64写使能
void W25Q64_WriteEnable(void) { MySPI_Start(); //SPI起始 MySPI_SwapByte(W25Q64_WRITE_ENABLE); //交换发送写使能的指令 MySPI_Stop(); //SPI终止 }2：W25Q64等待忙
void W25Q64_WaitBusy(void) { uint32_t Timeout; MySPI_Start(); //SPI起始 MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_STATUS_REGISTER_1); //交换发送读状态寄存器1的指令 Timeout = 100000; //给定超时计数时间 while ((MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE) & 0x01) == 0x01) //循环等待忙标志位 { Timeout --; //等待时，计数值自减 if (Timeout == 0) //自减到0后，等待超时 { /*超时的错误处理代码，可以添加到此处*/ break; //跳出等待，不等了 } } MySPI_Stop(); //SPI终止 }3：W25Q64页编程
void W25Q64_PageProgram(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint16_t Count) { uint16_t i; W25Q64_WriteEnable(); //写使能 MySPI_Start(); //SPI起始 MySPI_SwapByte(W25Q64_PAGE_PROGRAM); //交换发送页编程的指令 MySPI_SwapByte(Address >> 16); //交换发送地址23~16位 MySPI_SwapByte(Address >> 8); //交换发送地址15~8位 MySPI_SwapByte(Address); //交换发送地址7~0位 for (i = 0; i < Count; i ++) //循环Count次 { MySPI_SwapByte(DataArray[i]); //依次在起始地址后写入数据 } MySPI_Stop(); //SPI终止 W25Q64_WaitBusy(); //等待忙 }4：W25Q64扇区擦除
void W25Q64_SectorErase(uint32_t Address) { W25Q64_WriteEnable(); //写使能 MySPI_Start(); //SPI起始 MySPI_SwapByte(W25Q64_SECTOR_ERASE_4KB); //交换发送扇区擦除的指令 MySPI_SwapByte(Address >> 16); //交换发送地址23~16位 MySPI_SwapByte(Address >> 8); //交换发送地址15~8位 MySPI_SwapByte(Address); //交换发送地址7~0位 MySPI_Stop(); //SPI终止 W25Q64_WaitBusy(); //等待忙 }5：读取厂商ID和设备ID
void W25Q64_ReadID(uint8_t *MID, uint16_t *DID) { MySPI_Start(); //SPI起始 MySPI_SwapByte(W25Q64_JEDEC_ID); //交换发送读取ID的指令 *MID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); //交换接收MID，通过输出参数返回 *DID = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); //交换接收DID高8位 *DID <<= 8; //高8位移到高位 *DID |= MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); //或上交换接收DID的低8位，通过输出参数返回 MySPI_Stop(); //SPI终止 }6：W25Q64读取数据
void W25Q64_ReadData(uint32_t Address, uint8_t *DataArray, uint32_t Count) { uint32_t i; MySPI_Start(); //SPI起始 MySPI_SwapByte(W25Q64_READ_DATA); //交换发送读取数据的指令 MySPI_SwapByte(Address >> 16); //交换发送地址23~16位 MySPI_SwapByte(Address >> 8); //交换发送地址15~8位 MySPI_SwapByte(Address); //交换发送地址7~0位 for (i = 0; i < Count; i ++) //循环Count次 { DataArray[i] = MySPI_SwapByte(W25Q64_DUMMY_BYTE); //依次在起始地址后读取数据 } MySPI_Stop(); //SPI终止 }硬件SPI读取W25Q64
模式选择：
连续传输：CS一直保持有效（低电平），一直时钟，一直收发。
非连续传输：每传一次数据，CS都会释放（拉高），一次通信结束。
区别在于：CS（片选）是否中途释放。
1：初始化
void MySPI_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); //开启SPI1的时钟 /*GPIO初始化*/ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA4引脚初始化为推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA5和PA7引脚初始化为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA6引脚初始化为上拉输入 /*SPI初始化*/ SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; //定义结构体变量 SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //模式，选择为SPI主模式 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //方向，选择2线全双工 SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //数据宽度，选择为8位 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //先行位，选择高位先行 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128; //波特率分频，选择128分频 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; //SPI极性，选择低极性 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; //SPI相位，选择第一个时钟边沿采样，极性和相位决定选择SPI模式0 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS，选择由软件控制 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC多项式，暂时用不到，给默认值7 SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); //将结构体变量交给SPI_Init，配置SPI1 /*SPI使能*/ SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI1，开始运行 /*设置默认电平*/ MySPI_W_SS(1); //SS默认高电平 }2：交换数据
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend) { while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) != SET); //轮询查询数据寄存器空，空了再写入数据让它发 SPI_I2S_SendData(SPI1, ByteSend); //写入数据到发送数据寄存器，开始产生时序 while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) != SET); //轮询查询接收数据寄存器非空，非空表示数据接受完全 return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //读取接收到的数据并返回 }
