一、SPI 簡介
SPI是 Serial Peripheral interface 的縮寫，就是串行外圍設備接口。SPI 接口主要應用在 EEPROM， FLASH，實時時鍾，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占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為 PCB 的布局上節省空間，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，STM32 有 SPI 接口。下面是 SPI 的內部簡明圖：
圖1 SPI 內部結構簡明圖
SPI 接口一般使用 4 條線通信：
MISO 主設備數據輸入，從設備數據輸出。
MOSI 主設備數據輸出，從設備數據輸入。
SCLK 時鍾信號，由主設備產生。
CS 從設備片選信號，由主設備控制。
從圖中可以看出，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。寄存器通過 MOSI 信號線將字節傳送給從機，從機也將自己的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。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。
二、
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；提供頻率可編程時鍾；發送結束中斷標志；寫沖突保護；總線競爭保護等。
SPI 總線四種工作方式 SPI 模塊為了和外設進行數據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鍾極性和相位可以進行配置，時鍾極性（CPOL）對傳輸協議沒有重大的影響。如果CPOL=0，串行同步時鍾的空閑狀態為低電平；如果 CPOL=1，串行同步時鍾的空閑狀態為高電平。時鍾相位（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，在串行同步時鍾的第一個跳變沿（CPOL位為0時就是下降沿，CPOL位為’1’時就是上升沿）數據被采樣；如果 CPHA=1，在串行同步時鍾的第二個跳變沿（CPOL位為0時就是下降沿，CPOL位為’1’時就是上升沿）數據被采樣。SPI 主模塊和與之通信的外設備時鍾相位和極性應該一致。
不同時鍾相位下的總線數據傳輸時序如圖 2 所示：
圖2 不同時鍾相位下的總線傳輸時序（CPHA=0/1）
STM32 的 SPI 功能很強大，SPI 時鍾最多可以到 18Mhz，支持 DMA，可以配置為 SPI 協議或者 I2S 協議（僅大容量型號支持） 。
使用 STM32 的 SPI2 的主模式，下面就來看看 SPI2 部分的設置步驟吧。SPI 相關的庫函數和定義分布在文件 stm32f10x_spi.c 以及頭文件 stm32f10x_spi.h 中。
三、STM32 的主模式配置步驟如下：
1）配置相關引腳的復用功能，使能 SPI2 時鍾
用 SPI2，第一步就要使能 SPI2 的時鍾。其次要設置 SPI2 的相關引腳為復用輸出，這樣才會連接到 SPI2 上否則這些 IO 口還是默認的狀態，也就是標准輸入輸出口。這里使用的是 PB13、14、15 這 3 個（SCK.、MISO、MOSI，CS 使用軟件管理方式），所以設置這三個為復用 IO。
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE ); //PORTB 時鍾使能 RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE ); //SPI2 時鍾使能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15 復用推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOB
2）初始化 SPI2,設置 SPI2 工作模式
接下來要初始化 SPI2,設置 SPI2 為主機模式，設置數據格式為 8 位，然設置 SCK 時鍾極性及采樣方式。並設置 SPI2 的時鍾頻率（最大 18Mhz），以及數據的格式（MSB 在前還是LSB 在前）。這在庫函數中是通過 SPI_Init 函數來實現的。
void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct)；
第一個參數是 SPI 標號，這里我們是使用的 SPI2。下面我們來看看第二個參數結構體類型 SPI_InitTypeDef 的定義：
typedef struct { uint16_t SPI_Direction; uint16_t SPI_Mode; uint16_t SPI_DataSize; uint16_t SPI_CPOL; uint16_t SPI_CPHA; uint16_t SPI_NSS; uint16_t SPI_BaudRatePrescaler; uint16_t SPI_FirstBit; uint16_t SPI_CRCPolynomial; }SPI_InitTypeDef;
結構體成員變量比較多，這里我們挑取幾個重要的成員變量講解一下：
第一個參數 SPI_Direction 是用來設置 SPI 的通信方式，可以選擇為半雙工，全雙工，以及串行發和串行收方式，這里我們選擇全雙工模式 SPI_Direction_2Lines_FullDuplex。
第二個參數 SPI_Mode 用來設置 SPI 的主從模式，這里我們設置為主機模式 SPI_Mode_Master，當然有需要你也可以選擇為從機模式 SPI_Mode_Slave。
第三個參數 SPI_DataSiz 為 8 位還是 16 位幀格式選擇項，這里我們是 8 位傳輸，選擇 SPI_DataSize_8b。
第四個參數 SPI_CPOL 用來設置時鍾極性，我們設置串行同步時鍾的空閑狀態為高電平所以我們選擇 SPI_CPOL_High。
第五個參數 SPI_CPHA 用來設置時鍾相位，也就是選擇在串行同步時鍾的第幾個跳變沿（上升或下降）數據被采樣，可以為第一個或者第二個條邊沿采集，這里我們選擇第二個跳變沿，所以選擇 SPI_CPHA_2Edge
第六個參數 SPI_NSS 設置 NSS 信號由硬件（NSS 管腳）還是軟件控制，這里我們通過軟件控制 NSS 關鍵，而不是硬件自動控制，所以選擇 SPI_NSS_Soft。
第七個參數 SPI_BaudRatePrescaler 很關鍵，就是設置 SPI 波特率預分頻值也就是決定 SPI 的時鍾的參數 ， 從不分頻道 256 分頻 8 個可選值，初始化的時候我們選擇 256 分頻值 SPI_BaudRatePrescaler_256, 傳輸速度為 36M/256=140.625KHz。
第八個參數 SPI_FirstBit 設置數據傳輸順序是 MSB 位在前還是 LSB 位在前， ，這里我們選擇SPI_FirstBit_MSB 高位在前。
第九個參數 SPI_CRCPolynomial 是用來設置 CRC 校驗多項式，提高通信可靠性，大於 1 即可。
設置好上面 9 個參數，就可以初始化 SPI 外設了。初始化的范例格式為：
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //雙線雙向全雙工 SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPI SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 發送接收 8 位幀結構 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; //串行同步時鍾的空閑狀態為高電平 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //第二個跳變沿數據被采樣 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信號由軟件控制 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //預分頻 256 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //數據傳輸從 MSB 位開始 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值計算的多項式 SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根據指定的參數初始化外設 SPIx 寄存器
3）使能 SPI2 初始化完成之后接下來是要使能 SPI2 通信了，在使能 SPI2 之后，我們就可以開始 SPI 通訊了。使能 SPI2 的方法是：
SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能 SPI 外設
4）SPI 傳輸數據
通信接口當然需要有發送數據和接受數據的函數，固件庫提供的發送數據函數原型為：
void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)；//往 SPIx 數據寄存器寫入數據 Data，從而實現發送。
固件庫提供的接受數據函數原型為：
uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx) ；//從 SPIx 數據寄存器讀出接受到的數據。
5）查看 SPI 傳輸狀態
在 SPI 傳輸過程中，我們經常要判斷數據是否傳輸完成，發送區是否為空等等狀態，這是通過函數 SPI_I2S_GetFlagStatus 實現的，這個函數很簡單就不詳細講解，判斷發送是否完成的方法是：
SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE)；