軟件模擬SPI接口程序代碼（4種模式）
SPI協議簡介
SPI的通訊原理很簡單，通常主從方式工做，這種模式一般有一個主設備和一個或多個從設備，一般採用的是4根線，它們是MISO（數據輸入，針對主機來講）、MOSI（數據輸出，針對主機來講）、SCLK（時鐘，主機產生）、CS/SS（片選，通常由主機發送或者直接使能，一般爲低電平有效）測試
●SPI接口介紹ui
SCK：時鐘信號，由主設備產生，因此主設備SCK信號爲輸出模式，從設備的SCK信號爲輸入模式。spa
CS：使能信號，由主設備控制從設備，，因此主設備CS信號爲輸出模式，從設備的CS信號爲輸入模式。3d
MOSI：主設備數據輸出，從設備數據輸入，因此主設備MOSI信號爲輸出模式，從設備的MOSI信號爲輸入模式。code
MISO：主設備數據輸入，從設備數據輸出，因此主設備MISO信號爲輸入模式，從設備的MISO信號爲輸出模式。blog
●SPI接口鏈接圖接口
注意：MOSI和MISO不能交叉鏈接(能夠把主從機理解爲一個總體系統，MOSI爲系統主機發送從機接收的數據線，MISO爲主機接收從機發送的數據線)ip
●SPI數據傳輸方向it
SPI做爲全雙工的的串行通訊協議，數據傳輸時高位在前，低位在後。主機和從機公用由主機產生的SCK信號，因此在每一個時鐘週期內主機和從機有1bit的數據交換(由於MOSI和MISO數據線上的數據都是在時鐘的邊沿處被採樣)。以下圖：io
SPI協議規定數據採樣是在SCK的上升沿或降低沿時刻(由SPI模式決定，下面會說到)，觀察上圖，在SCK的邊沿處(上升沿或降低沿)，主機會在MISO數據線上採樣(接收來從機的數據)，從機會在MOSI數據線上採樣(接收來自主機的數據)，因此每一個時鐘週期中會有一bit的數據交換。
SPI傳輸模式
SPI總線傳輸一共有４種模式，這４種模式分別由時鐘極性(CPOL)和時鐘相位(CPHA)來定義。
CPOL：規定了SCK時鐘信號空閒狀態的電平
CPHA：規定了數據是在SCK時鐘的上升沿仍是降低沿被採樣
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模式0：CPOL=0，CPHA =0 SCK空閒爲低電平，數據在SCK的上升沿被採樣(提取數據)
模式1：CPOL=0，CPHA =1 SCK空閒爲低電平，數據在SCK的降低沿被採樣(提取數據)
模式2：CPOL=1，CPHA =0 SCK空閒爲高電平，數據在SCK的降低沿被採樣(提取數據)
模式3：CPOL=1，CPHA =1 SCK空閒爲高電平，數據在SCK的上升沿被採樣(提取數據)
以模式0爲例：SCK空閒爲低電平，數據在SCK的上升沿被採樣(提取數據)，在SCK的降低沿切換數據線的數據。
◐在時鐘的第1個上升沿(遊標1處)(採樣點)
MOSI上數據爲1，則在此邊沿從機採樣(提取)數據爲1，採樣點在MOSI數據線的中間。
MISO上數據爲0，則在此邊沿主機採樣(提取)數據爲0，採樣點在MISO數據線的中間。
◐在時鐘的第1個降低沿(遊標2處)(切換點)
MOSI上數據由1切換爲0，，數據在時鐘降低沿時切換數據。
MISO上數據由0切換爲1，，數據在時鐘降低沿時切換數據。
◐在時鐘的第2~8個上升沿(採樣點)，主機在MISO上採樣數據，從機在MOSI上採樣數據。
◐在時鐘的第2~8個降低沿(切換點)，主機在MISO上切換數據，從機在MOSI上切換數據
經過模擬SPI程序來加深理解
使用STM32L4R5ZI MCU進行的測試
初始化代碼：
/**SPI1 GPIO Configuration
PA5 ------> SPI1_SCK
PA6 ------> SPI1_MISO
PA7 ------> SPI1_MOSI
*/
#define SPI_SCK_PIN GPIO_PIN_5
#define SPI_SCK_GPIO_PORT GPIOA
#define SPI_MOSI_PIN GPIO_PIN_7
#define SPI_MOSI_GPIO_PORT GPIOA
#define SPI_MISO_PIN GPIO_PIN_6
#define SPI_MISO_GPIO_PORT GPIOA
#define SPI_NSS_PIN GPIO_PIN_14
#define SPI_NSS_GPIO_PORT GPIOD
#define SPI_SCK_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define SPI_MISO_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define SPI_MOSI_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define SPI_NSS_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE()
#define MOSI_H HAL_GPIO_WritePin(SPI_MOSI_GPIO_PORT, SPI_MOSI_PIN, GPIO_PIN_SET)
#define MOSI_L HAL_GPIO_WritePin(SPI_MOSI_GPIO_PORT, SPI_MOSI_PIN, GPIO_PIN_RESET)
#define SCK_H HAL_GPIO_WritePin(SPI_SCK_GPIO_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_SET)
#define SCK_L HAL_GPIO_WritePin(SPI_SCK_GPIO_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_RESET)
#define MISO HAL_GPIO_ReadPin(SPI_MISO_GPIO_PORT, SPI_MISO_PIN)
#define NSS_H HAL_GPIO_WritePin(SPI_NSS_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_SET)
#define NSS_L HAL_GPIO_WritePin(SPI_NSS_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_RESET)
·
void SPI_Init(void)
{
/*##-1- Enable peripherals and GPIO Clocks #########################*/
/* Enable GPIO TX/RX clock */
SPI_SCK_GPIO_CLK_ENABLE();
SPI_MISO_GPIO_CLK_ENABLE();
SPI_MOSI_GPIO_CLK_ENABLE();
SPI_NSS_GPIO_CLK_ENABLE();
/*##-2- Configure peripheral GPIO #######################*/
/* SPI SCK GPIO pin configuration */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = SPI_SCK_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
//GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
HAL_GPIO_Init(SPI_SCK_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(SPI_SCK_GPIO_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_SET);
/* SPI MISO GPIO pin configuration */
GPIO_InitStruct.Pin = SPI_MISO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(SPI_MISO_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
/* SPI MOSI GPIO pin configuration */
GPIO_InitStruct.Pin = SPI_MOSI_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
HAL_GPIO_Init(SPI_MOSI_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(SPI_MOSI_GPIO_PORT, SPI_MOSI_PIN, GPIO_PIN_SET);
GPIO_InitStruct.Pin = SPI_NSS_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
HAL_GPIO_Init(SPI_NSS_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(SPI_NSS_GPIO_PORT, SPI_NSS_PIN, GPIO_PIN_SET);
}
模擬SPI4種工做模式：
/* CPOL = 0, CPHA = 0, MSB first */
uint8_t SOFT_SPI_RW_MODE0( uint8_t write_dat )
{
uint8_t i, read_dat;
for( i = 0; i < 8; i++ )
{
if( write_dat & 0x80 )
MOSI_H;
else
MOSI_L;
write_dat <<= 1;
delay_us(1);
SCK_H;
read_dat <<= 1;
if( MISO )
read_dat++;
delay_us(1);
SCK_L;
__nop();
}
return read_dat;
}
/* CPOL=0，CPHA=1, MSB first */
uint8_t SOFT_SPI_RW_MODE1(uint8_t byte)
{
uint8_t i,Temp=0;
for(i=0;i<8;i++) // 循環8次
{
SCK_H; //拉高時鐘
if(byte&0x80)
{
MOSI_H; //若最到位爲高，則輸出高
}
else
{
MOSI_L; //若最到位爲低，則輸出低
}
byte <<= 1; // 低一位移位到最高位
delay_us(1);
SCK_L; //拉低時鐘
Temp <<= 1; //數據左移
if(MISO)
Temp++; //若從從機接收到高電平，數據自加一
delay_us(1);
}
return (Temp); //返回數據
}
/* CPOL=1，CPHA=0, MSB first */
uint8_t SOFT_SPI_RW_MODE2(uint8_t byte)
{
uint8_t i,Temp=0;
for(i=0;i<8;i++) // 循環8次
{
if(byte&0x80)
{
MOSI_H; //若最到位爲高，則輸出高
}
else
{
MOSI_L; //若最到位爲低，則輸出低
}
byte <<= 1; // 低一位移位到最高位
delay_us(1);
SCK_L; //拉低時鐘
Temp <<= 1; //數據左移
if(MISO)
Temp++; //若從從機接收到高電平，數據自加一
delay_us(1);
SCK_H; //拉高時鐘
}
return (Temp); //返回數據
}
/* CPOL = 1, CPHA = 1, MSB first */
uint8_t SOFT_SPI_RW_MODE3( uint8_t write_dat )
{
uint8_t i, read_dat;
for( i = 0; i < 8; i++ )
{
SCK_L;
if( write_dat & 0x80 )
MOSI_H;
else
MOSI_L;
write_dat <<= 1;
delay_us(1);
SCK_H;
read_dat <<= 1;
if( MISO )
read_dat++;
delay_us(1);
__nop();
}
return read_dat;
}