STM的SPI框图以及通讯过程

野火STM32学习笔记（如有侵权立即删除）

1.STM32的SPI外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的SCK时钟频率为fpclk/2（STM32F10x型号的芯片默认fpclk1为72MHz，fpclk2为36MHz），完全支持SPI协议的4种模式，数据帧长度可设置为8位或者16位，可设置MSB先行或LSB先行。它还支持双线全双工、双线单向以及单线模式。

2.框图

1.通讯引脚

2.时钟控制逻辑

3.数据控制逻辑

4.整体控制逻辑

    1.通讯引脚。STM32芯片有多个SPI外设，它们的SPI通讯信号引出到不同的GPIO引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚，以《STM32F10x规格书》为准。其中SPI1是APB2上的设备，最高通信速率达36Mbtis/s，SPI2、SPI3是APB1上的设备，最高通信速率为18Mbits/s。除了通讯速率，在其它功能上没有差异。

    2.时钟控制逻辑，SCK线的时钟信号，由波特率发生器根据“控制寄存器CR1”中的BR[0:2]位控制，该位是对fpclk时钟的分频因子，对fpclk的分频结果就是SCK引脚的输出时钟频率。其中的fpclk频率是指SPI所在的APB总线频率，APB1为fpclk1，APB2为fpckl2。

    3.数据控制逻辑，SPI的MOSI及MISO都连接到数据移位寄存器上，数据移位寄存器的数据来源来源于接收缓冲区及发送缓冲区。

•通过写SPI的“数据寄存器DR”把数据填充到发送缓冲区中。

•通过读“数据寄存器DR”，可以获取接收缓冲区中的内容。

•其中数据帧长度可以通过“控制寄存器CR1”的“DFF位”配置成8位及16位模式；配置“LSBFIRST位”可选择MSB先行还是LSB先行。

    4.整体控制逻辑

        1.整体控制逻辑负责协调整个SPI外设，控制逻辑的工作模式根据“控制寄存器(CR1/CR2)”的参数而改变，基本的控制参数包括前面提到的SPI模式、波特率、LSB先行、主从模式、单双向模式等等。

        2.在外设工作时，控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器(SR)”，只要读取状态寄存器相关的寄存器位，就可以了解SPI的工作状态了。除此之外，控制逻辑还根据要求，负责控制产生SPI中断信号、DMA请求及控制NSS信号线。

        3.实际应用中，一般不使用STM32 SPI外设的标准NSS信号线，而是更简单地使用普通的GPIO，软件控制它的电平输出，从而产生通讯起始和停止信号。

 

3.通讯时序图

•控制NSS信号线，产生起始信号(图中没有画出)；

•把要发送的数据写入到“数据寄存器DR”中，该数据会被存储到发送缓冲区；

•通讯开始，SCK时钟开始运行。MOSI把发送缓冲区中的数据一位一位地传输出去；MISO则把数据一位一位地存储进接收缓冲区中；

•当发送完一帧数据的时候，“状态寄存器SR”中的“TXE标志位”会被置1，表示传输完一帧，发送缓冲区已空；类似地，当接收完一帧数据的时候，“RXNE标志位”会被置1，表示传输完一帧，接收缓冲区非空；

•等待到“TXE标志位”为1时，若还要继续发送数据，则再次往“数据寄存器DR”写入数据即可；等待到“RXNE标志位”为1时，通过读取“数据寄存器DR”可以获取接收缓冲区中的内容。

假如使能了TXE或RXNE中断，TXE或RXNE置1时会产生SPI中断信号，进入同一个中断服务函数，到SPI中断服务程序后，可通过检查寄存器位来了解是哪一个事件，再分别进行处理。也可以使用DMA方式来收发“数据寄存器DR”中的数据。