串行通信SPI总线的详解分析

  SPI(Serial Peripheral Interface)总线系统是一种同步串行外设接口，可以是MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCLK）、主入从出数据线（MISO）、主出从入数据线（MOSI）和低电平有效的从机选择线（SS）;其主要特点包括：可以同时发出和接收船型数据；可以作为主机或从机工作；发送结束中断标志；写冲突保护和总线竞争保护。
SPI总线架构示意图：

  SPI是一个环形总线结构，有SS、SCK、SDI、SDO组成，在主设备和从设备之间进行双向传输，实现发送和接收数据，最高速率可达5Mbps。由SS信号来选定主设备通信的从设备，在某时间点内主设备和从设备之间可以实现点对点通信，不需要进行寻址操作。SPI共有4种工作模式，SP0、SP1、SP2、SP3，其中比较常用的是SP0、SP3。为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行设置。
  如果时钟极性CPOL=0，则串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果时钟极性CPOL=1，则串行同步时钟的空闲状态为高电平。
  如果时钟相位CPHA=0，则在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果时钟相位CPHA=1，则在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI主模块和与之通信的外设时钟相位和极性应该一致。
SPI总线4中工作模式的SCK示意：

  SPI主要工作时序是在SCK的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。
  假设下面的8位寄存器装的是待发送的数据1010 1010，上升沿发送，下降沿接收，高位先发送。那么第一个上升沿来的时候数据将会是sdo=1,寄存器=0101 010x；下降沿到来的时候，sdi上的电平将锁存到寄存器中去，那么这时寄存器=0101 010sdi，这样在8个时钟脉冲以后，两个寄存器的内容相互交换一次，从而完成了一个spi时序。


  硬件SPI方式：
  （1）写一个字节：
  SPI_Writebyte(u8 data)
  {
  While（SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET）;//等待发送缓冲区为空
  SPI_I2S_SendData(SPI1,Data);
  While（SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET）;//等待接收到一个字节数据
  SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
  }
  （2）读一个字节：
  SPI_Readbyte(u8 data)
  {
  While（SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET）;//等待发送缓冲区为空
  SPI_I2S_SendData(SPI1,Data);
  While（SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET）;//等待接收到一个字节数据
  return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
  }
  解析：当不使用FIFO时，只有一个中断，接收和发送共用一个，因为发送和接收是同时完成的：例如主机上升沿发送下降沿接收，那么从机就是上升沿接收下降沿发送，所以一串时钟之后，主机发送完了数据，从机也发送完了数据。
  软件SPI:

  软件SPI方式和硬件SPI方式的区别：
  1.硬件SPI效率高些，编写程序时只需把要发送的数据写到寄存器中，硬件自动进行发送；软件SPI需要根据时序实现时钟拉高拉低，串行数据输出等。
  2.硬件SPI必须要求处理器支持该功能；而软件SPI不需要特定要求，一般的IO口就可以使用
  3.硬件SPI传输速度可以达到3Mbps，软件SPI传输速度一般700K左右。
  总结：在使用SPI时，根据实际情况选择使用硬件SPI，还是软件SPI,注意在使用时确保时序的准确性。