SPI協議：全雙工 3/4根信號線
SPI 主要特點有：可以同時發出和接收串行數據；可以當作主機或從機工作；提供頻率可編程時鐘；發送結束中斷標誌；寫衝突保護；總線競爭保護等。
MISO 主設備數據輸入，從設備數據輸出。(MISO:master input slave output)
MOSI 主設備數據輸出，從設備數據輸入。(MOSI:master output slave input)
SCLK時鐘信號，由主設備產生。(SCLK:serial clock)
CS從設備片選信號，由主設備控制。(CS:chip select)這個一主多從通信的時候纔會用到
SPI工作原理
（1）硬件上爲4根線。
（2）主機和從機都有一個串行移位寄存器，主機通過向它的SPI串行寄存器寫入一個字節來發起一次傳輸。
（3）串行移位寄存器通過MOSI信號線將字節傳送給從機，從機也將自己的串行移位寄存器中的內容通過MISO信號線返回給主機。這樣，兩個移位寄存器中的內容就被交換。
（4）外設的寫操作和讀操作是同步完成的。如果只進行寫操作，主機只需忽略接收到的字節；反之，若主機要讀取從機的一個字節，就必須發送一個空字節來引發從機的傳輸。
SPI初始化配置
SPI控制器的初始化步驟有以下幾步：
（1）使能SPI複用功能所映射的GPIO口時鐘。
（2）SPI控制器時鐘使能。
（3）配置GPIO爲複用功能。（MOSI/MISO/CLK）
（4）GPIO複用功能爲第幾複用功能（AFx）。
（5）配置GPIO輸出速率爲50MHz。
（6）配置SPIx->CR1寄存器。
//SPI 口初始化
//這裏針是對 SPI1 的初始化
void SPI1_Init(void)
{
u16 tempreg=0;
RCC->AHB1ENR|=1<<0; //使能 PORTA 時鐘
RCC->APB2ENR|=1<<12; //SPI1 時鐘使能
GPIO_Set(GPIOB,7<<3,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_100M,
GPIO_PUPD_PU); //PB3~5 複用功能輸出
GPIO_AF_Set(GPIOB,3,5); //PB3,AF5
GPIO_AF_Set(GPIOB,4,5); //PB4,AF5
GPIO_AF_Set(GPIOB,5,5); //PB5,AF5
//這裏只針對 SPI 口初始化
RCC->APB2RSTR|=1<<12; //復位 SPI1
RCC->APB2RSTR&=~(1<<12);//停止復位 SPI1
tempreg|=0<<10; //全雙工模式
tempreg|=1<<9; //軟件 nss 管理
tempreg|=1<<8;
tempreg|=1<<2; //SPI 主機
tempreg|=0<<11; //8 位數據格式
tempreg|=1<<1; //空閒模式下 SCK 爲 1 CPOL=1
tempreg|=1<<0; //數據採樣從第 2 個時間邊沿開始,CPHA=1
ALIENTEK 探索者 STM32F407 開發板教程
343
STM32F4 開發指南(寄存器版)
//對 SPI1 屬於 APB2 的外設.時鐘頻率最大爲 84Mhz 頻率.
tempreg|=7<<3; //Fsck=Fpclk1/256
tempreg|=0<<7; //MSB First
tempreg|=1<<6; //SPI 啓動
SPI1->CR1=tempreg; //設置 CR1
SPI1->I2SCFGR&=~(1<<11);//選擇 SPI 模式
SPI1_ReadWriteByte(0xff);//啓動傳輸
}
//SPI1 速度設置函數
//SpeedSet:0~7
//SPI 速度=fAPB2/2^(SpeedSet+1)
//fAPB2 時鐘一般爲 84Mhz
void SPI1_SetSpeed(u8 SpeedSet)
{
SpeedSet&=0X07; //限制範圍
SPI1->CR1&=0XFFC7;
SPI1->CR1|=SpeedSet<<3; //設置 SPI1 速度
SPI1->CR1|=1<<6; //SPI 設備使能
}
//SPI1 讀寫一個字節
//TxData:要寫入的字節
//返回值:讀取到的字節
u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData)
{
while((SPI1->SR&1<<1)==0); //等待發送區空
SPI1->DR=TxData; //發送一個 byte
while((SPI1->SR&1<<0)==0); //等待接收完一個 byte
return SPI1->DR; //返回收到的數據
}
IIC：是一個半雙工同步串行通信，用於IIC設備之間通訊的協議。
半雙工同步串行通信的意義爲：
半雙工：同一時間只能發送或者接收（數據腳收發公用）。
同步：有時鐘線控制。
串行：數據位是一個一個位發出去。
兩條線：一條SDA數據線和一條SCK時鐘線
通信速度：
標準IIC（100KHz），快速IIC（400KHz），高速IIC（3.4MHz）。
工作原理：
1）主發送器向從接收器發送數據。主機發送的第一個字節是從機地址，接下來是數據字節。從機每接收一個字節就返回一個應答位。
2）從發送器向主接收器發送數據。主機發送的第一個字節是從機地址，然後從機返回一個應答位。接下來從機向主機發送數據字節。主機每接收一個字節都會返回一個應答位，最後一個字節除外。接收完最後一個字節後，主機返回一個"非應答位"。主機產生所有串行時鐘脈衝、起始條件以及停止條件。每一幀都以一個停止條件或一個重複起始條件來結束。由於重複的起始條件也是下一幀的開始，所以將不會釋放IIC 總線。
I2C 總線在傳送數據過程中共有三種類型信號，它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。
開始信號： SCL 爲高電平時， SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳送數據。
結束信號： SCL 爲高電平時， SDA 由低電平向高電平跳變，結束傳送數據。
應答信號： 接收數據的IIC器件在接收到 8bit 數據後， 向發送數據的主控發出特定的低電平脈衝， 表示已收到數據。主控向被控制的IIC器件發出8bit 數據後，等待被控制的IIC器件發出一個應答信號，主控 接收到應答信號後， 根據實際情況作出是否繼續傳遞數據的判斷。若未收到應答信號， 則判斷被控制的IIC器件出現故障。 這些信號中，起始信號時必須的， 結束信號和應答信號， 都可以不要。 IIC 總線時序如圖所示：
時序圖
關於IIC應答信號說明：
不給應答：只有主機可以不給應答，什麼情況可以不給應答？主機接到最後一個數據，它不需要從機再給數據主機了，不給應答（把數據線拉高電平）。
從機收到數據，從機給出應答（誰去接收應答？主機），從機只會給應答0。
主機在時鐘線SCL爲高電平的時候，讀取應答信號
主機收到數據，主機給出應答（誰去接收應答？從機）。給應答信號：代表主機要繼續要數據。不給應答：代表主機不再需要數據。
/******************************************************************************
* INCLUDES
*/
#include "stm32f4xx.h"
#include "iic.h"
#include "gpio.h"
#include "delay.h"
//IO方向設置
#define SDA_IN() {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=0<<9*2;} //PB9輸入模式
#define SDA_OUT() {GPIOB->MODER&=~(3<<(9*2));GPIOB->MODER|=1<<9*2;} //PB9輸出模式
#define SCL_H() (GPIOB->BSRRL = 1<<8)
#define SCL_L() (GPIOB->BSRRH = 1<<8)
#define SDA_H() (GPIOB->BSRRL = 1<<9)
#define SDA_L() (GPIOB->BSRRH = 1<<9)
#define RD_SDA() ((GPIOB->IDR & 1<<9)&&1)
void IIC_init(void)
{
RCC->AHB1ENR|=1<<1; //使能PORTB時鐘
GPIO_set(GPIOB,PIN8|PIN9,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_50M,GPIO_PUPD_PU);//PB8/PB9設置
SCL_H();
SDA_H();
}
/******************************************************************************
* 函數名： IIC_start
* 功能描述： 模擬iic啓動信號
******************************************************************************/
void IIC_start(void)
{
SDA_OUT(); //sda線輸出
SDA_H();
SCL_H();
SDA_L();
//快速IIC:延時0.6us 標準IIC: 延時4us
delay_us(6);
}
/******************************************************************************
* 函數名： IIC_stop
* 功能描述： 模擬iic停止信號
******************************************************************************/
void IIC_stop(void)
{
SDA_OUT();//sda線輸出
SCL_L();
SDA_L();//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
delay_us(4);
SCL_H();
delay_us(4);
SDA_H();//發送I2C總線結束信號
}
/******************************************************************************
* 函數名： IIC_waitAck
* 功能描述： IIC master 等待應答信號
* 參數說明： 1，接收應答失敗
* 0，接收應答成功
******************************************************************************/
u8 IIC_waitAck(void)
{
u8 ucErrTime=0;
SDA_IN(); //SDA設置爲輸入
SDA_H();delay_us(1);
SCL_H();delay_us(1);
while(RD_SDA())
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
IIC_stop();
return 1;
}
}
SCL_L();//時鐘輸出0
return 0;
}
/******************************************************************************
* 函數名： IIC_ack
* 功能描述： 給應答信號
******************************************************************************/
void IIC_ack(void)
{
SCL_L();
SDA_OUT();
SDA_H();
delay_us(2);
SDA_L();
delay_us(3);
SCL_H();
delay_us(4);
SCL_L();
delay_us(2);
SDA_H();
}
/******************************************************************************
* 函數名： IIC_nAck
* 功能描述： 不給應答信號
******************************************************************************/
void IIC_nAck(void)
{
SCL_L();
SDA_OUT();
SDA_H();
delay_us(2);
SDA_H();
delay_us(3);
SCL_H();
delay_us(4);
SCL_L();
delay_us(2);
SDA_H();
}
/******************************************************************************
* 函數名： IIC_sendByte
* 功能描述： 發送一個字節
******************************************************************************/
void IIC_sendByte(u8 txd)
{
u8 i;
SDA_OUT();
for(i=0;i<8;i++)//連續寫8個位
{
SCL_L();
if(txd&(1<<(7-i)))
{
SDA_H();
}
else
{
SDA_L();
}
//快速IIC:延時1.3us 標準IIC: 延時4.7us
//delay_us(2);
delay_us(3);
SCL_H();
//快速IIC:延時0.6us 標準IIC: 延時4us
//delay_us(1);
delay_us(3);
SCL_L();
}
SDA_H();//釋放管腳控制，等待應答
}
/******************************************************************************
* 函數名： IIC_readByte
* 功能描述： 讀取一個字節
* 參數說明： ack=0時，發送ACK，ack=1，發送nACK
* 返回值說明： 返回讀取到的數據
******************************************************************************/
u8 IIC_readByte(unsigned char ack)
{
unsigned char i,receive=0;
SDA_IN();//SDA設置爲輸入
for(i=0;i<8;i++)//連續的讀8個位
{
SCL_L();
//快速IIC:延時1.3us 標準IIC: 延時4.7us
delay_us(5);
SCL_H();
//快速IIC:延時0.6us 標準IIC: 延時4us
delay_us(4);
if(RD_SDA()==1)
{
receive |= (1<<(7-i));
}
else
{
receive &= ~(1<<(7-i));
}
SCL_L();
}
if (!ack)
IIC_ack(); //發送ACK
else
IIC_nAck();//發送nACK
return receive;
}