MCU - SPI总线介绍 + W25Qx驱动设计

目录

  1. SPI总线介绍

  2. SPI通信原理详解

  3. SPI时序解析

  4. SPI + W25Qx存储驱动设计

1. SPI总线介绍

1.1 总线概述

SPI(Serial Peripheral Interface)是一种高速全双工的同步串行通信协议，由Motorola于1980年代提出。其典型特性包括：

• 四线通信：SCLK/MOSI/MISO/CS ；
• 主从架构：支持一主多从模式 ；
• 无寻址机制：通过硬件片选(CS)选择设备；
• 时钟驱动：传输速率可达50MHz+ ；

  1.2 核心优势对比

  特性	SPI	I2C	UART
  通信模式	全双工	半双工	全双工
  最高速率	50Mbps	3.4Mbps	1Mbps
  硬件复杂度	中等	低	低
  寻址方式	硬件片选	软件地址	无

  2. SPI通信原理详解

  2.1 信号线定义

  信号线	名称	方向	作用描述
  SCLK	串行时钟线	主→从	同步数据传输时钟
  MOSI	主设备输出从设备输入	主→从	主设备数据发送通道
  MISO	主设备输入从设备输出	从→主	从设备数据响应通道
  CS/SS	片选信号	主→从	从设备使能控制(低电平有效)

  2.2 数据传输机制

  数据以 移位寄存器 方式传输，典型工作流程：

  // 典型数据交换伪代码
  void SPI_Transfer(uint8_t* txData, uint8_t* rxData, uint32_t size) {
      CS_LOW();
      for(int i=0; i
          SCLK_TOGGLE();
          rxData[i] = ShiftByte(txData[i]); 
      }
      CS_HIGH();
  }
  
    /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 0 */
    /* USER CODE END SPI1_Init 0 */
    /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 1 */
    /* USER CODE END SPI1_Init 1 */
    hspi1.Instance = SPI1;
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_HIGH; // 串行同步时钟的空闲状态为高电平
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256;
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
    if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
    /* USER CODE BEGIN SPI1_Init 2 */
    /* USER CODE END SPI1_Init 2 */
  }
  
      // CS 拉低电平，开始通讯
      W25Q_CS_LOW();
      
      // 发送写使能命令
      W25QHardWriteReadByte( W25Q_CMD_WRITE_ENABLE);
      
      // CS 拉高电平，结束通讯
      W25Q_CS_HIGH();
  }
  
      // 判断数据的有效性
      if((!data) || (len 
      uint8_t len = numByte, i = 0;
      
      // 判断数据的有效性
      if((!buf) || (numByte