STM32之IO口模拟SPI |
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本文介绍如何使用STM32标准外设库的GPIO端口模拟SPI，本例程使用PA5、PA6和PA7模拟一路SPI。SPI有4种工作模式，模拟SPI使用模式0，即空闲时SCK为低电平，在奇数边沿采样。 本文适合对单片机及Ｃ语言有一定基础的开发人员阅读，MCU使用STM32F103VE系列。 1. 简介 SPI 协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议(Serial Peripheral Interface)，即串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在要求通讯速率较高的场合。SPI用于多设备之间通讯，分为主机Master和从机Slave，主机只有一个，从机可以有多个，通过片选信号对从机进行选择，一次只能选择一个从机。通讯只能由主机发起，支持的操作分为读取和写入，即主机读取从机的数据，以及向从机写入数据。 SPI一般有4根线，分别是片选线SS、时钟线SCK、主设备输出\从设备输入MOSI、主设备输入\从设备输出MISO，其中除MISO对于主机为输入引脚外，其他引脚对于主机均为输出引脚。因为有独立的输入和输出引脚，因此SPI支持全双工工作模式，即可以同时接收和发送。 2. 总线传输信号 空闲状态：片选信号SS低电平有效，那么空闲状态片选信号SS为高。 开始信号及结束信号：开始信号需要将片选信号SS拉低，结束信号需要将片选信号SS拉高。 通讯模式：SPI有4种通讯模式，分别为0、1、2、3，根据时钟极性和时钟相位确定，时钟极性分别为空闲低电平和空闲高电平，时钟相位分别为SCK奇数边沿采样和偶数边沿采样。常用的模式为模式0和模式3。 SPI模式 时钟极性（空闲时SCK时钟） 时钟相位（采样时刻） 0 低电平 奇数边沿 1 低电平 偶数边沿 2 高电平 奇数边沿 3 高电平 偶数边沿3. 时序说明 以模式0举例说明： 空闲状态：片选信号SS为高，SCK输出低电平。 开始信号：片选信号SS变低，SCK输出低电平。 结束信号：片选信号SS变高，SCK输出低电平。 读取：SCK由低变高之后，读取MISO引脚信号。 写入：SCK输出低电平，MOSI引脚输出相应的电平，然后SCK输出高电平。 一个时钟周期同时读取和写入：SCK输出低电平，主设备控制MOSI输出相应电平，从设备控制MISO输出相应电平，然后SCK输出高电平，从设备读取MOSI引脚电平，主设备读取MISO引脚电平。即无论主设备还是从设备，均在SCK为低电平时输出信号，在SCK为高电平时读取信号。 4. 初始化初始化跟普通GPIO类似，SCK和MOSI设置为推挽输出，而MISO设置为浮空输入。 GPIO初始化完成之后，SCK置为低电平，进入空闲状态。 5. 模拟信号由于SPI支持一个周期内同时读取和写入，因此读取和写入操作可以用一个函数实现，而单独的读取函数和写入函数可以通过调用该读写函数实现。 完整代码（仅自己编写的部分） 1 #define SPI_SCK_1 GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5) /* SCK = 1 */ 2 #define SPI_SCK_0 GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5) /* SCK = 0 */ 3 4 #define SPI_MOSI_1 GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7) /* MOSI = 1 */ 5 #define SPI_MOSI_0 GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_7) /* MOSI = 0 */ 6 7 #define SPI_READ_MISO GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6) /* 读MISO口线状态 */ 8 9 #define Dummy_Byte 0xFF //读取时MISO发送的数据，可以为任意数据 10 11 12 //初始化SPI 13 void SPI_IoInit(void) 14 { 15 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 16 17 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); 18 19 //CS引脚初始化 20 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; 21 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出 22 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 23 GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); 24 25 //SCK和MOSI引脚初始化 26 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7; 27 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出 28 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 29 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 30 31 //MISO引脚初始化 32 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; 33 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ; //浮空输入 34 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 35 36 SPI_CS_1; 37 SPI_SCK_1; 38 } 39 40 //SPI可以同时读取和写入数据，因此一个函数即可满足要求 41 uint8_t SPI_ReadWriteByte(uint8_t txData) 42 { 43 uint8_t i; 44 uint8_t rxData = 0; 45 46 for(i = 0; i < 8; i++) 47 { 48 SPI_SCK_0; 49 delay_us(1); 50 //数据发送 51 if(txData & 0x80){ 52 SPI_MOSI_1; 53 }else{ 54 SPI_MOSI_0; 55 } 56 txData |
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