STM32——SPI
SPI簡介
SPI 是英語 Serial Peripheral interface 的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。是 Motorola首先在其 MC68HCXX 系列處理器上定義的。 SPI 接口主要應用在 EEPROM， FLASH，實時時鐘， AD 轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。 SPI 是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，並且在芯片的管腳上只佔用四根線，節約了芯片的管腳，同時爲 PCB 的佈局上節省空間，提供方便，正是出於這種簡單易用的特性，現在越來越多的芯片集成了這種通信協議，STM32F1 也有 SPI 接口。
SPI 接口一般使用 4 條線通信：
（1）MISO 主設備數據輸入，從設備數據輸出。
（2）MOSI 主設備數據輸出，從設備數據輸入。
（3）SCLK 時鐘信號，由主設備產生。
（4）CS 從設備片選信號，由主設備控制。
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。
SPI 總線四種工作方式 SPI 模塊爲了和外設進行數據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，時鐘極性（CPOL）對傳輸協議沒有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時鐘的空閒狀態爲低電平；如果CPOL=1，串行同步時鐘的空閒狀態爲高電平。時鐘相位（CPHA）能夠配置用於選擇兩種不同的傳輸協議之一進行數據傳輸。如果 CPHA=0，在串行同步時鐘的第一個跳變沿（上升或下降）數據被採樣；如果 CPHA=1，在串行同步時鐘
的第二個跳變沿（上升或下降）數據被採樣。 SPI 主模塊和與之通信的外設備時鐘相位和極性應該一致。
不同時鐘相位下的總線數據傳輸時序如圖 28.1.1 所示：
STM32F1 的 SPI 功能很強大， SPI 時鐘最高可以到 18Mhz，支持 DMA，可以配置爲 SPI協議或者 I2S 協議。
我們將使用 STM32 的 SPI 來讀取外部 SPI FLASH 芯片（W25Q128），實現類似上節的功能。這裏對 SPI 我們只簡單介紹一下 SPI 的使用， STM32 的 SPI 詳細介紹請參考《STM32中文參考手冊》， 23 節。然後我們再簡單介紹下 SPI FLASH 芯片。 我們使用 STM32 的 SPI2 的主模式，下面就來看看 SPI2 部分的設置步驟吧， STM32的主模式配置步驟如下：
1）配置相關引腳的複用功能，使能 SPI2 時鐘。
我們要用 SPI2，第一步就要使能 SPI2 的時鐘， SPI2 的時鐘通過 APB1ENR 的第 14 位來設置。其次要設置 SPI2 的相關引腳爲複用輸出，這樣纔會連接到SPI2 上否則這些 IO 口還是默認的狀態，也就是標準輸入輸出口。這裏我們使用的是 PB13、 14、 15 這 3 個（SCK.、 MISO、MOSI， CS 使用軟件管理式），所以設置這三個爲複用功能 IO。
2）設置 SPI2 工作模式。
這一步全部是通過 SPI2_CR1 來設置，我們設置 SPI2 爲主機模式，設置數據格式爲 8 位，然後通過 CPOL 和 CPHA 位來設置 SCK 時鐘極性及採樣方式。並設置 SPI2 的時鐘頻率（最大18Mhz），以及數據的格式（MSB 在前還是 LSB 在前）。
3）使能 SPI2。
這一步通過 SPI2_CR1 的 bit6 來設置，以啓動 SPI2，在啓動之後，我們就可以開始 SPI 通訊了。
SPI2 的使用就介紹到這裏，接下來介紹一下 W25Q128。 W25Q128 是華邦公司推出的大容量 SPI FLASH 產品， W25Q128 的容量爲 128Mb， 該系列還有 W25Q80/16/32/64 等。 ALIENTEK所選擇的 W25Q128 容量爲 128Mb，也就是 16M 字節。
W25Q128 將 16M 的容量分爲 256 個塊（Block），每個塊大小爲 64K 字節，每個塊又分爲16 個扇區（Sector），每個扇區 4K 個字節。 W25Q128 的最小擦除單位爲一個扇區，也就是每次必須擦除 4K 個字節。這樣我們需要給 W25Q128 開闢一個至少 4K 的緩存區，這樣對 SRAM 要求比較高，要求芯片必須有 4K 以上 SRAM 才能很好的操作。
W25Q128 的擦寫週期多達 10W 次，具有 20 年的數據保存期限，支持電壓爲 2.7~3.6V，W25Q128 支持標準的 SPI，還支持雙輸出/四輸出的 SPI，最大 SPI 時鐘可以到 80Mhz（雙輸出時相當於 160Mhz，四輸出時相當於 320M），更多的 W25Q128 的介紹，請參考 W25Q128 的DATASHEET。
二：硬件連接
本章實驗功能簡介：開機的時候先檢測 W25Q128 是否存在，然後在主循環裏面檢測兩個按鍵，其中 1 個按鍵（KEY1） 用來執行寫入 W25Q128 的操作，另外一個按鍵（KEY0） 用來執行讀出操作，在 TFTLCD 模塊上顯示相關信息。同時用 DS0 提示程序正在運行。
所要用到的硬件資源如下：
1） 指示燈 DS0
2） KEY0 和 KEY1 按鍵
3） TFTLCD 模塊
4） SPI
5） W25Q128
板上的 W25Q128 是直接連在 STM32F1 的 SPI2上的，連接關係如圖 28.2.1 所示：
這裏，我們的 F_CS 是連接在 PB12 上面的，另外要特別注意： W25Q128 和 NRF24L01 共用 SPI2，所以這兩個器件在使用的時候，必須分時複用（通過片選控制）纔行。