一、概念
定义
SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是一种常用的同步串行全双工通信协议，用于微控制器与各种外设（如传感器、存储器、显示屏等）之间的高速数据交换。
特点：
主从结构：SPI总线由一个主机（Master）控制，主机负责产生时钟（SCK），并通过片选（CS/SS）选择某个从机（Slave）进行通信。
时钟源：只有主机能产生时钟信号，从机没有时钟输出能力，不能主动发起通信。
数据流向：通信时，主机和被选中的从机之间可以双向传输数据（MOSI、MISO），但从机之间没有直接的数据通道。
在SPI通信中主机就好像皇帝，从机就是仆人，只有主机才能选择从机主动发消息，从机只能和主机通信，从机也不能主动和从机通信，只能被动响应“皇帝”的号召
二、SPI结构图
SCKL：
作用：串行时钟线，由主机产生的时钟信号，用于同步数据的发送和接收
说明：没有一个SCKL的时钟周期，MOSI和MISO线上各传输一位数据。数据的采样和发送都依赖于SCKL的时序。
MOSI：
作用：主机输出数据，数据发送数据到从机的信号线
说明：主机通过MOSI线把数据传给被选中的从机
MISO：
作用：从从机发送数据到主机的信号线。
说明：主机通过MISO线从被选中的从机读取数据。比如主机要读传感器数据，就是通过MISO线接收
SSX：
作用：是片选信号，主机用来选择具体的从机（低电平有效）。
说明：每个从机通常有独立的SSX线，主机拉低对应的SSX，选中某个从机进行通信。
三、SPI通信时序图
1.SPI通信基础流程
就是使用SPI通信协议的主从机在通信过程中随时间四个线电平高低的变化。
(1).选择从机：NSS是片选信号，主机（皇帝）翻牌子，选择从机（仆人）进行通信，把电平拉低。
(2).触发就是让时钟SCK开始改变，在变化的过程中，就是向MOSI线输出数据，所以时钟变化是数据开始出入到总线上的标志。.
(3).采样就是让时钟线SCK电平再次变化，然后从机从MOSI线里取出数据，时钟线电平再次恢复到初始电平是从机采集数据的标志。
(4).重复第二步和第三步，直到数据发送完毕，NSS拉回初始电平，这里是高电平，表示输出结束（通信结束）。
2.SPI的四种通信模式
2.1 概念：
四种通信模式就是依靠两个最重要的设置，上面拿出来举例的时序图就是其中一种。依靠时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）衍生出四种通信模式。
时钟极性CPOL : 设置时钟空闲时的电平
当CPOL = 0 ，SCK引脚在空闲状态保持低电平；
当CPOL = 1 ，SCK引脚在空闲状态保持高电平。
时钟相位CPHA ：设置数据采样时的时钟沿
当 CPHA=0 时，MOSI或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK时钟线的奇数边沿被采样
当 CPHA=1时， MOSI或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK时钟线的偶数边沿被采样
2.2 四中通信模式：
这个图是手册中的四中时序图，比较简洁，是当CPOL是1还是0选择上面或者下面的时钟线，当CPHA是1还是0的时候选择下面的图为例，最好先把下面简单的理清楚再来消化这个图。
这四个图分开展现更清晰
模式一：
模式二：
模式三：
模式四：
注意：有这四种模式，要求主机和从机处在同一个模式才能正常接收或者发送消息，就好比主机在时钟为一的时候发，从机在时钟为一的时候取，从机能取到数据吗，主机还在发数据，数据还不稳定，很容易出错，明显是不行的。
四、数码管（SPI通信经典案例）
外设的数码管一般是四位：
1.数码管的SPI总线：
2.SPI总线信号的滤波和上拉/上拉电阻电路：
3.四位数码管原理图：
直接看很抽象，现在我把他们连起来，知道他们在整个通信中所处于的位置就好理解了。
4.总结图：
连上线就很明确了第一个SPI连接单片机四个引脚，分别是时钟线，片选线和输入输出线，输入的数据会有一部分传给第二个SPI，因为第二个SPI是控制哪个数码管显示，第一个SPI控制显示的数字。在代码中我们是发送一个有两个数的数组，第一个数组的数据会被挤给第二个SPI，就是第一个SPI不管这个数据直接给第二个SPI，第二个数据是第一个SPI需要处理的，这样就实现对二极管的控制，所以我们发送给这样一个数组只能控制一个灯显示数据。（第二个SPI控制数码管亮灭的连线没有练完，连上不好看就算了，理解的时候不要以为没有）
五、实现数码管的数据显示：
1.配置引脚
选择引脚：
2.程序编写
2.1 显示一个数码管
数码管显示数据的数组：
//定义1个保存了承有数字显示状态的数组，显示：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
const uint8_t number1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
控制第几个数码管显示的数组：
//定义1个保存了第几个数码管进行显示状态的数组，显示第一个，显示第二个，显示第三个，显示第四个
const uint8_t number2[]={0x01,0x02,0x04,0x08}; 将上面添加到特定位置后，在while内编写代码；代码中马上停止输出高电平不影响，因为这是在while循环内，循环速度很快，肉眼捕捉不到闪烁的现象，要是加上长时间的延时才会发生明显闪烁现象。
2.2 显示四个数码管
还可以编写一个函数，只需要在while内修改show_number数值后（数值为十六进制四位数，例如：0x4562显示4562），把show_number当做数据传入数组就可以显示四个数码管。
//定义一个保存了所有数字显示状态的数组，显示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9
const uint8_t number[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
//定义一个用于保存想要显示的数字的变量，volatile使变量不被优化，每次都刷新读取
volatile uint16_t show_number = 0x1234;
//数码管显示函数
void led_dispaly()
{
//创建一个用于保存段选与位选的数组
uint8_t data[2] = {0x00, 0x00}; //位置，数据
//使用switch进行判断，由于一次只能点亮一个，需要引入一个变量进行自增，循环对应各数码管
static uint8_t num = 0; //用于位循环
switch(num)
{
case 0:
data[0] = 0x08; //1-4位顺序为 左0x01 0x02 0x04 0x08右
data[1] = number[show_number & 0x000F]; //将想要显示的数字与之相&，就相当于盖上了其他位
//SPI传输函数，参数为使用的SPI通道、要传输的数据、数据长度、超时时间
HAL_SPI_Transmit(&hspi2,data,2,10);
//进行锁存操作，等效于写入一高一低电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET);//片选线
num++; //移动至下一位
break;
case 1:
data[0] = 0x04; //1-4位顺序为 0x01 0x02 0x04 0x08
data[1] = number[show_number>>4 & 0x000F]; // >>4 取第三位
//SPI传输函数，参数为使用的SPI通道、要传输的数据、数据长度、超时时间
HAL_SPI_Transmit(&hspi2,data,2,10);
//进行锁存操作，等效于写入一高一低电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET);
num++; //移动至下一位
break;
case 2:
data[0] = 0x02; //1-4位顺序为 0x01 0x02 0x04 0x08
data[1] = number[show_number>>8 & 0x000F];
//SPI传输函数，参数为使用的SPI通道、要传输的数据、数据长度、超时时间
HAL_SPI_Transmit(&hspi2,data,2,10);
//进行锁存操作，等效于写入一高一低电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET);
num++; //移动至下一位
break;
case 3:
data[0] = 0x01;//1-4位顺序为 0x01 0x02 0x04 0x08
data[1] = number[show_number>>12 & 0x000F];
//SPI传输函数，参数为使用的SPI通道、要传输的数据、数据长度、超时时间
HAL_SPI_Transmit(&hspi2,data,2,10);
//进行锁存操作，等效于写入一高一低电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(1);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET);
num = 0; //移动循环
break;
}
}
函数写法不唯一，完全可以自己去写一个属于自己的函数