无人问津也好，技不如人也罢，都应静下心来，去做该做的事。
最近在学STM32，所以也开贴记录一下主要内容，省的过目即忘。视频教程为江科大（改名江协科技），网站jiangxiekeji.com
本期学习另一个通信协议SPI，和I2C差不多，都是实现主控芯片和各种外挂芯片之间的数据交流。学习流程也是一样，先学习SPI协议的软硬件规定。先用软件模拟的SPl，实现读写这个W25Q64 Flash存储器，之后再学习STM32中的SPI外设，再用硬件SPI实现一样的功能。
W25Q64是一个flash存储器芯片，内部可存8M，并且掉电不丢失。
I2C可以在消耗最低硬件资源的情况下，实现最多的功能，但是时序复杂，通信速度慢（标准模式下100KHz）。高位先行，只有在SCL高电平时才会读取SDA的电平。
SPI传输速度快，最大传输速率取决于芯片厂商的设计，比如W25Q64，手册里写的SPI时钟频率，最大可达80MHz；其次设计简单，没有I2C那么复杂；最后，硬件开销比较大，占用的通信线多。高位先行，数据位的输入和输出都是在SCK的上升沿或下降沿进行的。
在SPI中通常采用指令码加读写数据的模型，即SPI的通信流程是起始后+第一个字节（指令码里面的指令）+读/写指令。在SPI从机的芯片手册上，都会定义好对应的指令集。
SPI简介
这四根通信线可能还会有其他名称，比如SCLK、CLK、CK、DO、DI、NSS、CS等，下面以SPI官方文档为准。
数据位的输入和输出都是在SCK的上升沿或下降沿进行的。
左一是W25Q64，flash存储器芯片，内部可存8M。其上面DI指的是W25Q64的数据输入口，即MOSI。左二为SPI通信的OLED。左三为2.4G无线通信模块，芯片型号为NRF24L01。最后是micro SD卡，也是可以利用SPI进行读写。
SPI硬件电路
从机：比如存储器、显示屏、通信模块、传感器等等等等。
SPI通信线上的电压都是对GND来说的，所以主机和从机还要共地。
SS是低电平有效，主机想指定谁，就把对应的SS输出线置低电平。同一时间，主机只能选择一个从机进行通信。
当从机的SS引脚为高电平时，它的MISO引脚必须切换为高阻态（相当于引脚断开，不输出任何电平）；当从机的SS引脚为低电平时，它的MISO引脚才允许为推挽输出。当然这个切换过程是在从机里进行，我们写主机程序并不需要用这个。
SPI移位示意图
内部都有一个8位移位寄存器，高位先行，每来一个时钟，左移一次。SCK时钟源是由主机提供的，叫波特率发生器。
具体工作流程：首先，波特率发生器时钟的上升沿，所以移位寄存器向左移动一位，移出去的位放在引脚上；时钟下降沿，引脚上的位，采样输入到移位寄存器的最低位。
下图是一个时钟采样后的现象，也就是波特率发生器来一个时钟信号，上升沿时，把主机的最高位1输出到MOSI线上、从机的最高位0输出到MISO线上；下降沿时，从机把MOSI线上的1采样输入到从机移位寄存器最低位、主机把MISO线上的0采样输入到主机移位寄存器。
这样8次后就实现了主机和从机一个字节的交换。那主机只发送不接收呢？还是数据交换的流程，不读取主机接收的数据即可；只接收不发送呢？也是一样的流程，主机随便发个数据到从机即可（一般发送0x00或0xFF）。
SPI时序基本单元
SS下降沿是通信的开始，SS上升沿是通信的结束，在整个通信过程，SPI始终要保持低电平。
什么时候移位、上升沿移位还是下降沿移位？SPI并没有限定死，而是可以通过CPOL（clock polarity时钟极性）和CPHA（clock phase时钟相位）进行配置，共四种模式。
这里介绍交换一个字节模式1，但是常用的是模式0.
模式0数据变化会提前半个周期。
SPI时序例子
这里以W25Q64为例，在SPI中通常采用指令码加读写数据的模型，过程就是SPI起始后，第一个交换发送给从机的数据一般叫指令码，在从机中一般会定义一个指令集。需要发送什么指令时，就可以在起始后第一个字节发送指令集里面的数据。有的指令只需要一个字节的指令码就可以完成，比如W25Q64的写使能、写失能等指令；而有的指令后面还需要再跟读写的数据，比如W25Q64的写数据、读数据等，写数据就得跟上我在哪里写、写什么。在SPI从机的芯片手册上，都会定义好对应的指令集。
发送指令（单字节）
下图使用的是模式0
指定地址写
因为W25Q64有8M的flash，8位地址不够表示，所以这里的地址是24位的。
8个时钟后SPI交换完成，0x02代表要写入数据
下图这里的三个字节表示从机收到的24位地址为0x123456
最后一个字节表示我要写入0x55这个数据，即在0x123456地址下写入0x55。只写入一个数据的话，这里就可以把SS拉高，结束通信了；还要写数据的话，在0x55的后一个字节继续写入数据就好。这里和I2C一样，每读写一次，地址指针会自动加1.
指定地址读
发送读指令和指定地址都和指定地址写一样 ，这里就直接看最后一个字节读数据。
这时从机就会把0x123456地址下的数据通过MISO发给主机。
程序现象
用四根SPI通信线把W25Q64和STM32连接，STM32操作引脚电平，实现SPI通信时序，进而实现读写存储器芯片的目的。
第一行显示ID号，MID是厂商ID，读出来是0xEF；DID是设备ID，读出来是0x4017。ID号是手册固定的，我们用SPI读取ID号，就可以进行最简单的测试了。第二行W是写的内容，是4个字节，0x01、02、03、04。第三行是读的内容，也是0x01、02、03、04。写入和读出的数据一样，说明测试没什么问题。
