导言
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常用的通信协议，在单片机中广泛应用于外设控制。本文将介绍SPI通信的基本原理，并通过一个具体的外设控制应用实例来详解SPI通信的应用。
SPI通信原理
SPI是一种同步串行通信协议，由主设备（Master）和从设备（Slave）之间进行通信。它使用四条线组成通信总线，分别是：
- SCK（时钟线）：主设备通过此线发送时钟信号，用于同步数据传输。
- MOSI（主设备输出/从设备输入线）：主设备通过此线发送数据给从设备。
- MISO（主设备输入/从设备输出线）：从设备通过此线发送数据给主设备。
- SS（片选线）：主设备通过此线选中要与之通信的从设备。
SPI通信采用全双工模式，主设备和从设备可以同时发送和接收数据。通信开始时，主设备通过片选线选中从设备，并通过时钟线提供时钟信号。在每个时钟周期中，主设备通过MOSI线发送一个比特，同时从设备通过MISO线返回一个比特，实现数据的传输。
SPI通信应用实例：控制LED亮灭
接下来，我们通过一个具体的外设控制应用实例来详解SPI通信的应用。
硬件连接
我们使用一个STM32单片机作为主设备，连接一个LED灯作为从设备。硬件连接如下：
- SCK线连接到主设备的SCK引脚（例如PA5）。
- MOSI线连接到主设备的MOSI引脚（例如PA7）。
- MISO线连接到主设备的MISO引脚（例如PA6）。
- SS线连接到主设备的SS引脚（例如PA4）。
- LED灯的正极连接到主设备的VCC引脚，负极连接到主设备的GND引脚。
主设备代码
以下是主设备的代码示例：
#include "stm32f4xx.h"
void SPI_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
SPI_InitTypeDef SPI_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_SPI1);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_SPI1);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_SPI1);
SPI_InitStruct.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2;
SPI_InitStruct.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
SPI_InitStruct.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
SPI_InitStruct.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
SPI_InitStruct.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
SPI_InitStruct.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
SPI_InitStruct.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
SPI_InitStruct.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStruct);
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}
void SPI_Write(uint8_t data)
{
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
SPI_I2S_SendData(SPI1, data);
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}
void delay(uint32_t count)
{
while(count--);
}
int main(void)
{
SPI_Init();
while(1)
{
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);
SPI_Write(0x01);
delay(1000000);
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);
SPI_Write(0x00);
delay(1000000);
}
}
从设备代码
以下是从设备的代码示例：
#include "stm32f4xx.h"
void SPI_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
SPI_InitTypeDef SPI_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_SPI1);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_SPI1);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_SPI1);
SPI_InitStruct.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2;
SPI_InitStruct.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
SPI_InitStruct.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;
SPI_InitStruct.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
SPI_InitStruct.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
SPI_InitStruct.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
SPI_InitStruct.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
SPI_InitStruct.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStruct);
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}
void SPI_Write(uint8_t data)
{
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
SPI_I2S_SendData(SPI1, data);
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}
int main(void)
{
SPI_Init();
while(1)
{
if (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE))
{
uint8_t data = SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
if (data)
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
else
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
}
}
}
结果说明
主设备通过SPI通信向从设备发送一个非零值，从设备接收到数据后将LED灯亮起；主设备发送零值后，从设备将LED灯熄灭。
总结
SPI通信是一种常用的外设控制协议，在单片机中得到广泛应用。本文通过一个LED灯控制的应用实例，详细介绍了SPI通信的原理和应用。希望通过这个例子，读者能够更好地掌握SPI通信的原理和使用方法，并在实际应用中灵活运用SPI通信技术。
本文来自极简博客，作者：心灵画师，转载请注明原文链接：单片机中的SPI通信应用实例详解
