SPI 协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议 (Serial Peripheral Interface)，即串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在 ADC、LCD 等设备与 MCU 间，要求通讯速率较高的场合。学习本章时，可与 I2C 章节对比阅读，体会两种通讯总线的差异以及 EEPROM 存储器与 FLASH 存储器的区别。下面我们分别对 SPI 协议的物理层及协议层进行讲解。

2、SPI 物理层

SPI 通讯设备之间的常用连接方式如下图所示

SPI 通讯使用 3 条总线及片选线，3 条总线分别为 SCK、MOSI、MISO，片选线为 SS

(1) SS*(* Slave Select)：从设备选择信号线，常称为片选信号线，也称为 NSS、CS，以下用 NSS 表示。

(2)SCK (Serial Clock)：时钟信号线，用于通讯数据同步。

(3) MOSI (Master Output，Slave Input)：主设备输出/从设备输入引脚。

2、协议层

与 I2C 的类似，SPI 协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。

2.1、 SPI 基本通讯过程

SPI 通讯的通讯时序，如下图所示

3、STM32 的 SPI 外设简介

STM32 的 SPI 外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的 SCK 时钟频率为 fpclk/2 (STM32F103 型号的芯片默认 f:sub:pclk1 为 72MHz，fpclk2 为 36MHz)，完全支持 SPI 协议的 4 种模式，数据帧长度可设置为 8 位或 16 位，可设置数据 MSB 先行或 LSB 先行。它还支持双线全双工 (前面小节说明的都是这种模式)、双线单向以及单线模式。其中双线单向模式可以同时使用 MOSI 及 MISO 数据线向一个方向传输数据，可以加快一倍的传输速度。而单线模式则可以减少硬件接线，当然这样速率会受到影响。我们只讲解双线全双工模式。

通讯引脚

SPI 的所有硬件架构都从图 24‑5 中左侧 MOSI、MISO、SCK 及 NSS 线展开的。STM32 芯片有多个 SPI 外设，它们的 SPI 通讯信号引出到不同的 GPIO 引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚，见表 24‑2。关于 GPIO 引脚的复用功能，可查阅《STM32F4xx 规格书》，以它为准。

时钟控制逻辑

SCK 线的时钟信号，由波特率发生器根据“控制寄存器 CR1”中的 BR[0:2] 位控制，该位是对 fpclk 时钟的分频因子，对 fpclk 的分频结果就是 SCK 引脚的输出时钟频率，

数据控制逻辑

SPI 的 MOSI 及 MISO 都连接到数据移位寄存器上，数据移位寄存器的数据来源及目标接收、发送缓冲区以及 MISO、MOSI 线。当向外发送数据的时候，数据移位寄存器以“发送缓冲区”为数据源，把数据一位一位地通过数据线发送出去；当从外部接收数据的时候，数据移位寄存器把数据线采样到的数据一位一位地存储到“接收缓冲区”中。通过写 SPI 的“数据寄存器 DR”把数据填充到发送 F 缓冲区中，通讯读“数据寄存器 DR”，可以获取接收缓冲区中的内容。其中数据帧长度可以通过“控制寄存器 CR1”的“DFF 位”配置成 8 位及 16 位模式；配置“LSBFIRST 位”可选择 MSB 先行还是 LSB 先行。

整体控制逻辑

整体控制逻辑负责协调整个 SPI 外设，控制逻辑的工作模式根据我们配置的“控制寄存器 (CR1/CR2)”的参数而改变，基本的控制参数包括前面提到的 SPI 模式、波特率、LSB 先行、主从模式、单双向模式等等。在外设工作时，控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器 (SR)”，我们只要读取状态寄存器相关的寄存器位，就可以了解 SPI 的工作状态了。除此之外，控制逻辑还根据要求，负责控制产生 SPI 中断信号、DMA 请求及控制 NSS 信号线。实际应用中，我们一般不使用 STM32 SPI 外设的标准 NSS 信号线，而是更简单地使用普通的 GPIO，软件控制它的电平输出，从而产生通讯起始和停止信号。

二、使用OLED显示屏显示数据

实验工具和材料

软件：keil
硬件：PC机，STM32开发板，0.96寸OLED显示屏，AHT20 芯片，下载器

运行厂家给出的Demo程序

程序下载链接：

http://www.lcdwiki.com/res/Program/OLED/0.96inch/SPI_SSD1306_MSP096X_V1.0/0.96inch_SPI_OLED_Module_SSD1306_MSP096X_V1.0.zip

选择与自己平台相同的实例文件。

然后对其中部分代码进行修改，来完成以下任务。

1、显示自己的名字和学号

1.1获取汉字字模

因为OLED 上可以直接显示数字和英文，我们想要在 OLED 上显示汉字，需要对其进行编码成阵获取汉字字模。

取模得软件需要自行下载。

打开软件后我们输入想要的汉字生成字模。注意（将选项中的自定义格式改为c51格式）

因为OLED是竖屏显示所以需要将输入的文字进行左旋90度、垂直翻转。

1.2代码实现

用keil打开厂家的代码进行修改，打开代码后打开user下的gui.c再打开gui.c下面的oledfont.h文件，

将 cfont16[] 数组内的内容修改成自己的中文文字点阵。

接下来再去修改显示函数，将 test.c 里 void TEST_MainPage(void) 函数中的不跟删掉，添加自己的执行语句。

修改之后我们再修改main.c函数，将main.c中的 while函数里除l了 TEST_MainPage()以外的语句全部删掉。

修改完成后，将生成的hex文件烧录进芯片，连接OLED芯片进行显示。

OLED与stm32连接

OLED        stm32

VCC                   3.3V

GND                   GND

D0                       PB13

D1                      PB15

DC                      PB10

CS                       PB11

RES                    PB12

结果显示

2、 OLED 显示温湿度

2.1添加汉字字模

首先还是进行字模获取，之后在代码中修改，具体的流程参考上一步。

2.2代码实现

我们需要先添加4个文件，bsp_i2c.h、bsp_i2c.c、
sys.h（更改名称为 AHT20_sys.h，不然会重名）；
sys.c（更改名称为 AHT20_sys.c，不然会重名）；

然后再修改bsp_i2c.c文件如下

void Show_OLED(void)
{
	/*---
	------
	---*/
	GUI_ShowCHinese(28,10,16,"当前温湿度",1);
    GUI_ShowCHinese(20,32,16,"温度：",1);
	GUI_ShowString(60,32,strTemp1,16,1);
	GUI_ShowString(68,32,strTemp2,16,1);
	GUI_ShowString(76,32,".",16,1);
	GUI_ShowString(84,32,strTemp3,16,1);
	GUI_ShowCHinese(92,32,16,"℃",1);
    GUI_ShowCHinese(20,48,16,"湿度：",1);
	GUI_ShowString(60,48,strHumi1,16,1);
	GUI_ShowString(68,48,strHumi2,16,1);
	GUI_ShowString(76,48,".",16,1);
	GUI_ShowString(84,48,strHumi3,16,1);
	GUI_ShowCHinese(92,48,16,"％",1);
}

再修改main.c函数如下

#include "bsp_i2c.h"  //注意添加头文件
int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	 //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	OLED_Init();			         //初始化OLED
	IIC_Init();                //初始化IIC
	OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）
	while(1) 
	{
		read_AHT20_once();         //读取温度并显示
		OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）		
		delay_ms(1500);
	}

将整个程序进行编译生成hex文件，将其烧录进芯片进行显示。

最终结果显示

3、OLED 滑动显示汉字

1、添加字模

获取我们想要的汉字，获取字模，同第一步一样将其换进代码中，这里就不再多加赘述。

2.代码实现

将test.c 里 void TEST_MainPage(void) 函数修改如下

void TEST_MainPage(void)
{	
	GUI_ShowCHinese(10,16,16,"天灰灰会不会让我忘了你是谁",1);
	//GUI_ShowCHinese(40,16,16,"王石石石",1);
	//GUI_ShowString(16,32,"631907030523",16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

再修改mian.c函数如下

#include "bsp_i2c.h"  //注意添加头文件
int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	 //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	OLED_Init();			         //初始化OLED
	IIC_Init();                //初始化IIC
	OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）
	while(1) 
	{
		read_AHT20_once();         //读取温度并显示
		OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）		
		delay_ms(1500);
	}

然后将整个程序进行编译，再将程序烧录进芯片进行显示