STM32单片机C语言SPI通信：SPI协议、配置和数据传输的权威指南

# 1. STM32单片机SPI通信概述

SPI（串行外设接口）是一种广泛用于嵌入式系统中实现高速数据传输的同步通信协议。STM32单片机集成了SPI外设，支持多种SPI通信模式，为嵌入式应用提供了灵活的数据传输解决方案。本章将概述STM32单片机SPI通信的基本概念，包括其工作原理、协议帧格式和时序要求。

# 2. SPI协议基础

### 2.1 SPI通信原理

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种同步串行通信协议，它允许微控制器与外围设备进行全双工通信。SPI使用四根线：时钟线（SCK）、主设备输出从设备输入的数据线（MOSI）、主设备输入从设备输出的数据线（MISO）和片选线（CS）。

SPI通信由主设备（通常是微控制器）发起，主设备通过CS线选择从设备，然后通过SCK线发送时钟信号。数据在MOSI和MISO线上同步传输，每个时钟周期传输一个比特。

### 2.2 SPI协议帧格式

SPI协议帧由以下部分组成：

- **帧头：**一个或多个时钟周期，用于同步主设备和从设备。
- **地址：**可选，用于指定从设备的特定寄存器或功能。
- **数据：**要传输的数据，通常为8位或16位。
- **帧尾：**一个或多个时钟周期，用于结束传输。

### 2.3 SPI通信时序

SPI通信时序由以下几个阶段组成：

1. **空闲状态：**SCK线为高电平，CS线为高电平。
2. **从设备选择：**主设备将CS线拉低，选择从设备。
3. **时钟同步：**主设备发送几个时钟周期，以同步主设备和从设备。
4. **数据传输：**主设备和从设备在SCK线的时钟下交换数据。
5. **从设备取消选择：**主设备将CS线拉高，取消选择从设备。
6. **空闲状态：**返回到空闲状态。

**代码块：**

// SPI初始化函数
void SPI_Init(void) {
  // 配置SPI外设寄存器
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_SPI1EN;  // 使能SPI1时钟
  SPI1->CR1 = 0x0000;  // 重置SPI1控制寄存器1
  SPI1->CR1 |= SPI_CR1_MSTR;  // 设置为主设备模式
  SPI1->CR1 |= SPI_CR1_BR;  // 设置波特率为f_PCLK / 256
  SPI1->CR2 = 0x0000;  // 重置SPI1控制寄存器2
  SPI1->CR2 |= SPI_CR2_SSOE;  // 使能片选输出
  SPI1->CR2 |= SPI_CR2_NSSP;  // 软件管理片选
}

**逻辑分析：**

此代码块初始化SPI外设，配置SPI控制寄存器1和2以设置SPI模式、波特率和片选选项。

**参数说明：**

- `RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_SPI1EN;`：使能SPI1时钟。
- `SPI1->CR1 = 0x0000;`：重置SPI1控制寄存器1。
- `SPI1->CR1 |= SPI_CR1_MSTR;`：设置为主设备模式。
- `SPI1->CR1 |= SPI_CR1_BR;`：设置波特率为f_PCLK / 256。
- `SPI1->CR2 = 0x0000;`：