SPI介紹

SPI(Serial Peripheral Interface)是主從式同步串列通訊,可分為單工/半雙工/全雙工。

主要應用在EEPROM、快閃記憶體、AD轉換、部分LCD上都會使用，SPI屬於高速、全雙工且具同步的通訊網路，連結外部設備時只需要四條線就可以完成通訊，同時節省了空間。

SPI可以分為Master與Slave兩種模式，但需注意的是一個SPI通訊系統中只可以有一個Master設備，所以的操作都會由Master主動發起，若連接多個設備時則可以透過CS來選擇要通訊的Slave。

優點: 僅需4條線有效減少空間、全雙工通訊、資料傳送快
缺點: 沒有ACK機制，在資料可靠度較差，需要由使用者自行確定資料正確

STM32中的SPI:

1. 3線全雙工同步傳輸(SPI1,SPI2,SPI3)
2. 8 bit or 16 bit 傳輸選擇
3. 可由軟體or硬體選擇CS
4. 可以觸發中斷發送與接收旗標

SPI Pin腳說明

SPI Pin腳
具有4條線(3線也行但僅限單向傳輸EX:主設備傳送至從設備)，四條線分別為MISO、MOSI、SCLK、CS

MISO (Master In Slave Out)	主設備接收 從設備傳送
MOSI (Master Out Slave In)	主設備傳送 從設備接收
SCLK	系統時鐘訊號 (由主設備產生)
CS	選擇從設備 (由主設備控制)，一般預設為低電位選中。
下方是一對一接法，分別將兩設備對應的Pin腳對接即可，箭頭為傳輸方向。
下方是一對多接法，分別將兩設備的MISO、MOSI、SCLK相連後，利用不同腳位連接Slave之CS腳位，箭頭為傳輸方向。當需要選擇任一Slave時將對應CS腳位拉低即可選擇。

SPI Protocol

SPI通訊有4種不同的模式，可以查找設備的DataSheet看看支援那些模式~

CPOL : 用來設定SCLK的電位，什麼時候是忙碌什麼時候是空閒
CPHA : 決定資料採樣點是在第幾個邊緣

• CPOL=0，當SCLK=0時屬於空閒狀態，所以有效狀態是SCLK在高電位時
• CPOL=1，當SCLK=1時屬於空閒狀態，所以有效狀態是SCLK在低電位時
• CPHA=0，代表的是資料採樣是在第1個邊緣，資料發送在第2個邊緣
• CPHA=1，代表的是資料採樣是在第2個邊緣，資料發送在第1個邊緣
  
  總結一下四種模式的特性:
  CPOL= 0 CPHA = 0 : 代表SCLK低電位時為空閒狀態，由低電位轉為高電位時進行採樣，也就是上升沿。(第一個邊緣)
  CPOL= 0 CPHA = 1 : 代表SCLK低電位時為空閒狀態，由高電位轉為低電位時進行採樣，也就是下降沿(第二個邊緣)
  CPOL= 1 CPHA = 0 : 代表SCLK高電位時為空閒狀態，由高電位轉為低電位時進行採樣，也就是下升沿。(第一個邊緣)
  CPOL= 1 CPHA = 1 : 代表SCLK高電位時為空閒狀態，由低電位轉為高電位時進行採樣，也就是上升沿。(第二個邊緣)

比較UART與SPI

1. UART 與 SPI 接線方式，下圖為UART接線方法可以看到兩設備為TX與RX分別對接，同時僅能進行一對一傳輸，無法像SPI設備可以達到一對多的傳輸。
2. UART為全雙工、異步通訊且沒有SCLK線，所以事先要先設定好baud rate，速度較慢，而SPI是全雙工且因具有SCLK線可以執行同步通訊，傳輸速率較高。

UART通訊架構

SPI通訊架構

函數介紹

1. SPI傳送 : 輪詢方式

//hspi SPI編號
//pData 要發送的資料
//Size 資料大小 (byte)
//TimeOut 逾時
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

2. SPI接收 : 輪詢方式

//hspi SPI編號
//pData 資料接收buf
//Size 資料大小 (byte)
//TimeOut 逾時
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

3. SPI接收與傳送 : 輪詢方式，傳送與接收同步進行。

(SPI工作方式是每發送1個bit就會同步接收一個bit)，在使用是要注意所設的緩衝器大小

//hspi SPI編號
//pTxData
//pRxData 資料接收buf
//Size 資料大小 (byte)
//TimeOut 逾時
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size,uint32_t Timeout)

同樣的與前面所提到USART一樣，除了輪詢方式以外同樣有中斷的傳送方式~

4. SPI 傳送 : 透過中斷方式

//hspi SPI編號
//pData 要發送的資料
//Size 資料大小 (byte)
//TimeOut 逾時
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size)

5. SPI接收 : 透過中斷方式

//hspi SPI編號
//pData 資料接收buf
//Size 資料大小 (byte)
//TimeOut 逾時
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size)

6. SPI接收與傳送 : 透過中斷方式，傳送與接收同步進行。

//hspi SPI編號
//pTxData
//pRxData 資料接收buf
//Size 資料大小 (byte)
//TimeOut 逾時
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size)

7. SPI 接收回調函數

__weak void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(hspi);

  /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
            the HAL_SPI_RxCpltCallback should be implemented in the user file
   */
}

8. SPI 傳送回調函數

__weak void HAL_SPI_TxRxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(hspi);

  /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
            the HAL_SPI_TxRxCpltCallback should be implemented in the user file
   */
}