STM32软件模拟SPI实现方法详解

STM32 软件模拟SPI

前言

STM32库：标准函数库
测试环境：STM32F103系列

关于 SPI

SPI 协议

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是由摩托罗拉（Motorola）在1980前后提出的一种全双工同步串行通信接口，它用于MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，通信速度最高可达25MHz以上。

SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、网络控制器、OLED显示驱动器、AD转换器，数字信号处理器、数字信号解码器等设备之间。

SPI通常由四条线组成，一条主设备输出与从设备输入（Master Output Slave Input，MOSI），一条主设备输入与从设备输出（Master Input Slave Output，MISO），一条时钟信号（Serial Clock，SCLK），一条从设备使能选择（Chip Select，CS）。与I²C类似，协议都比较简单，也可以使用GPIO模拟SPI时序。

SPI和I²C对比如表所示。SPI可以同时发出和接收数据，因此SPI的理论传输速度比I²C更快。SPI通过片选引脚选择从机，一个片选一个从机，因此在多从机结构中，需要占用较多引脚，而I²C通过设备地址选择从机，只要设备地址不冲突，始终只需要两个引脚。

软件模拟实现

Driver_SPI.h

#ifndef __DRIVER_SPI_H
#define __DRIVER_SPI_H
#include "sys.h" 


/************************* SPI 硬件相关定义 *************************/

#define         SPI_GPIOx    GPIOB
#define         RCC_APB2Periph_GPIOx   RCC_APB2Periph_GPIOB
#define         SPI_GPIO_CSN     GPIO_Pin_12      //片选
#define         SPI_GPIO_SCK     GPIO_Pin_13      //时钟
#define         SPI_GPIO_MOSO    GPIO_Pin_14      //输入
#define         SPI_GPIO_MOSI    GPIO_Pin_15      //输出

//SPI时钟
#define 		SCK_L	GPIO_ResetBits(SPI_GPIOx , SPI_GPIO_SCK)
#define 		SCK_H	GPIO_SetBits(SPI_GPIOx , SPI_GPIO_SCK)
 
//SPI输入
#define 		READ_MISO	GPIO_ReadInputDataBit(SPI_GPIOx, SPI_GPIO_MOSO)
 
//SPI片选信号	
#define 		CSN_L     GPIO_ResetBits(SPI_GPIOx, SPI_GPIO_CSN)
#define 		CSN_H     GPIO_SetBits(SPI_GPIOx, SPI_GPIO_CSN)
 
//SPI输出
#define 		MOSI_L	GPIO_ResetBits(SPI_GPIOx , SPI_GPIO_MOSI)
#define 		MOSI_H	GPIO_SetBits(SPI_GPIOx , SPI_GPIO_MOSI)
   
void mySPI_Init(void);                //SPI 初始化
u8 mySPI_ReadWriteByte(u8 TxData);    //模拟SPI读写数据函数


#endif
/************************* SPI 硬件相关定义结束 *************************/

Driver_SPI.c

#include "Driver_SPI.h"

/*
* 函数名：void Delay(vu32 nCount)
* 输入参数：nCount 延时计数
* 返回值：无
* 函数作用：阻塞式软件延时
*/
void Delay(vu32 nCount)
{
  for(; nCount != 0; nCount--);
}
/*
* 函数名：void SPI_Init(void)
* 输入参数：
* 返回值：无
* 函数作用：初始化 SPI 的四根引脚
*/
void mySPI_Init(void) 
{
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx, ENABLE);	 //使能端口时钟

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SPI_GPIO_CSN|SPI_GPIO_SCK|SPI_GPIO_MOSI;				 //端口配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
    GPIO_Init(SPI_GPIOx, &GPIO_InitStructure);					 //根据设定参数初始化
    
    CSN_H;      //片选不选中
    
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SPI_GPIO_MOSO;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;     //上拉输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(SPI_GPIOx, &GPIO_InitStructure);
    
    
}
/*
* 函数名：u8 mySPI_ReadWriteByte(u8 TxData) 
* 输入参数：TxData 待写入的数据
* 返回值：读取到的数据
* 函数作用：模拟SPI读写数据
*/
u8 mySPI_ReadWriteByte(u8 TxData)                                        
{		
	u16 bit_ctr;
   	for(bit_ctr=0;bit_ctr<8;bit_ctr++) 
   	{
		if(TxData & 0x80) MOSI_H; 		        
		else MOSI_L;
		
		TxData = (TxData << 1);           
		SCK_H; 
		Delay(0xff);
		if(READ_MISO)   TxData |= 0x01; 
		SCK_L; 
		Delay(0xff);           		 
   	}
    return(TxData);           		  		    
}