SPI通信

1、SPI通信

• SPI与I2C的优缺点：

  • SPI速度更快

  • 设计简单粗暴，实现的功能没有I2C的多

  • SPI的硬件开销比较大，通信线的个数比较多，会有资源浪费的现象

• SPI（Serial Peripheral Interface）是由Motorola公司开发的一种通用数据总线

• 四根通信线：SCK（Serial Clock）串行时钟线、MOSI（Master Output Slave Input）主机输出 从机输入、MISO（Master Input Slave Output）主机输入 从机输出、SS（Slave Select）从机选择-->低电平有效

• 同步、全双工

• 支持总线挂载多设备（一主多从）
  

2、硬件电路

• 所有SPI设备的SCK、MOSI、MISO分别连在一起

• 主机另外引出多条SS控制线，分别接到各从机的SS引脚（需要通讯的置于低电平）

• 输出引脚配置位推挽输出，输入引脚配置位浮空或上拉输入
  

3、移位示意图

4、SPI时序基本单元

•起始条件：SS从高电平切换到低电平

•终止条件：SS从低电平切换到高电平

低电平选中，高点平未选中

5、SPI时序（以W25Q64芯片为例）

6、W25Q64简介

• W25Qxx系列是一种低成本、小型化、使用简单的非易失性存储器（数据掉电不丢失），常用于数据存储、字库存储、固件程序存储等场景

• 存储介质Nor Flash（闪存）

• 时钟频率：80MHz / 160MHz（Dual SPI）/ 320MHz（Quad SPI）

• 存储容量（24位地址）：

  • W25Q40 : 4Mbit / 512KByte

  • W25Q80：    8Mbit / 1MByte

  • W25Q16：    16Mbit / 2MByte

  • W25Q16：    32Mbit / 4MByte

  • W25Q64：    64Mbit / 8MByte

  • W25Q128：  128Mbit / 16MByte

  • W25Q256：  256Mbit / 32MByte

硬件电路

CS低电平有效

WP低电平有效 - WP接低电平，保护，不让写 WP接高电平，不保护，可以写

W25Q64框图

容量是8MB，分为128块，一块为64KB，一块分为16个扇区，一个扇区4KB，一个扇区分为16页，一页256字节（RAM存储器）。

flash操作注意事项

• 写入操作时：

  • 写入操作前，必须先进行写使能

  • 每个数据位只能由1该写为0，不能由0改写为1

  • 写入数据前必须先擦除，擦除后，所有数据位变为1（如果不擦除：读出的数据 = 原始数据 & 写入的数据）

  • 擦除必须按最小擦除单元进行

  • 连续写入多字节时，最多写入一页（256字节 ）的数据，超过页尾位置的数据，会回到页首覆盖写入

  • 写入操作结束后，芯片进入忙状态，不响应新的读写操作

• 读取操作时：

  • 直接调用读取时序，无需使能，无需额外操作，没有页的限制，读取操作结束后不会进入忙状态，但不能在忙状态时读取

SPI外设简介

• STM32内部集成了硬件SPI收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、数据收发等功能，减轻CPU的负担

• 可配置8位/16位数据帧、高位先行/低位先行

• 时钟频率：fPCLK/（2，4，8，16，32，64，128，256）

• 支持多主机模型、主或从操作

• 可精简位半双工/单工通信

• 支持DMA（用DMA来帮我们自动搬运数据，快速传递大量数据）

• 兼容I2S协议（数字音频信号传输的专用协议）

• STM32F103C8T6硬件SPI资源：SPI1、SPI2

SPI框图

I2C基本结构

时序图

主模式全双工连续传输

非连续传输

软硬件波形对比（上面是软件/下面是硬件）