ESP8266 SPI 开发之软硬基础分析

 一 什么是SPI接口？

　　SPI是一种高速、高效率的串行接口技术。通常由一个主模块和一个或多个从模块组成，主模块选择一个从模块进行同步通信，从而完成数据的交换。SPI是一个环形结构，通信时需要至少4根线（事实上在单向传输时3根线也可以）

。SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。

（1）MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入，从设备数据输出；

（2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入；

（3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；

（4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。

   其中，CS是从芯片是否被主芯片选中的控制信号，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），主芯片对此从芯片的操作才有效。这就使在同一条总线上连接多个SPI设备成为可能。

接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因，由SCLK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。因此，至少需要8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），才能完成8位数据的传输。

         SCLK信号线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCLK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCLK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。

            最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。

 

二 硬件接口

    ESP8266对SPI支持的特别好，可以支持HSPI，也就是高速SPI，最高速率可达80M。这个数据，直接碾压stm32 f407了。

它占用的pin脚如下所示:

 

 这里面有6个管教，其实，正常使用的时候，一般需要前4个即可工作，单向的话三个就行了。

 

三 工作流程

   根据官方提供的例子，我分析了一下他们的工作流程：具工作流程如下所示：

 

A 首先SPI的硬件相关接口配置：

 

spi_init

 

B 其次，是SPI的传输控制配置，这里的配置主要是地址位和cmd

函数：

spi_trans(HSPI_HOST, trans);

 

C 数据读写：这里的数据读写使用了两个线程，保证两个互不干扰，非常的nice.

    // create spi_slave_write_master_task
    xTaskCreate(spi_slave_write_master_task, "spi_slave_write_master_task", 2048, NULL, 10, NULL);

    // create spi_slave_read_master_task
    xTaskCreate(spi_slave_read_master_task, "spi_slave_read_master_task", 2048, NULL, 10, NULL);

我这个是以slave模式为例子的，master的配置要稍微复杂一些。有兴趣的同学可以做一下分析。