嵌入式軟件就是某一項目的源碼文件集合，源碼文件的數量，根據項目復雜程度的不同而有規模和層次的差別。

就拿簡單的一個芯片廠商提供的demo來說，代碼也會被細分到寄存器操作(Drv層)、板級支持包接口(Bsp層)、功能模塊驗證(App層)等各層，但是這里的“分層”很多時候都不太明顯，因為它僅僅是個demo，所謂的“分層”更多的還是人為給它做的定義。

真正意義的分層，是從代碼的編碼規范、程序的執行邏輯來體現的。

關于分層設計的意義在這暫不做太多的探討，只是做個引子，來講講SPI接口的設計過程，如何設計一套擁有自己規范和方便移植的SPI接口。

SPI在分層架構中的設計思路

剛剛提到分層設計的思路，那么SPI作為一個通信接口，如果按照分層設計的思路，如何把接口設計得更合理，更方便？

此處需要設計的SPI是介于“應用”和“驅動”之間的，“應用”就是項目業務需求的功能模塊將數據、數據包等傳給SPI接口，而“驅動”是SPI接口拿到數據包后，把數據轉變為SPI的時序發送出去。

當我們拿到一款芯片，大多數情況下官方提供的demo程序已經給我們實現好了很多的驅動（或者自己從網絡資源中Download），各個接口的驅動，已經被封裝成函數或者庫供我們直接調用。

想象一下我們的項目工程，如果需要操作芯片硬件接口的時候，直接調用官方提供的接口函數，雖然能實現功能，但是在需要更換芯片平臺的時候，就需要在繁雜的、與業務需求相關的應用層里找和去修改為目標驅動接口。

這里就牽扯到了分層設計的優勢所在：由于平臺的更換，驅動接口已經變了樣，那么對代碼的移植就會變得非常費力，不僅是腦力活，更是體力活（即使可以批量替換，你也需要仔細核對接口，更要解決接口的差異性）。

而此時如果是分層設計的，在應用和驅動中間有個BSP層，應用層調用的只是BSP層，完全不涉及驅動、寄存器，不涉及與芯片平臺相關的接口，那么即使平臺怎么更換、驅動怎么改變，你只需要改變BSP層的具體實現，相對就輕松很多了。

從上一篇《嵌入式硬件通信接口協議-SPI（一）協議基礎》對SPI協議的介紹，設計BSP層的時候，根據SPI可配置項來設計接口功能。設計BSP層的SPI功能函數時考慮接口模式、數據寬度、時鐘極性與相位、時鐘速率、數據bit位大小端選擇、管腳定義。

設計BSP層時，首先想到的是接口初始化和數據收發。設計初始化，把SPI可配置項放在函數接口，作參數傳遞；設計數據收發，傳數據的同時也把SPI端口號作為參數之一，因為我們都知道MCU可能會有多個SPI接口，將SPI端口號作為參數也是比較必要。

SPI接口本身就是可以實現1對N的串行總線，為什么在使用過程中有時要分別使用不同的SPI端口來接不同的外圍器件呢？

主要原因是SPI的可配置項的不一致，有些外圍器件對SPI時鐘信號SCLK的極性要求為高、低不一樣，時鐘相位不一樣，并且通信數據bit位大小端選擇的不一樣，這些接口配置項的差異，導致了有些場景下操作不同器件時需要使用不同的SPI端口。

SPI時序使用IO引腳模擬

從零開始設計自有的一套SPI板級支持包(BSP)接口，那就從初始化開始。這里設計的是模擬SPI，所以會調用GPIO設置的接口。

當前使用的芯片平臺是STM32F103系列，雖然此時已經完全可以調用官方的StdPeriphDrivers V3.5.0版本的標準外設庫。調用接口庫不是目的，成為“調庫俠”其實很簡單。此處重新寫的模擬實現方式，旨在說明在BSP層，實現自有系統的軟件架構，為系統集成提供底層接口。同時也是在深入學習和了解SPI接口的時序特性。

初始化函數接口里暫時做了SPI端口號、數據寬度、接口時鐘模式、數據位優先模式這四個參數，基本上這四個參數已經可以完成對大部分應用需求。在編碼初期先不急于填入過多的配置項，首先按照最簡單的默認方式編碼，保證程序邏輯可以跑通。

其中用到的管腳定義，是在完成原理圖或者完成原型機驗證時，基本就確定了管腳的使用，因此管腳的定義一般的都是放在BSP層的頭文件中。這樣更便于移植和開發。

數據發送時，先寫發送一個字節的數據，數據是“踩”著SPI接口時鐘信號SCLK的“節拍”逐個bit位發送出去，因此在發送數據的時候也是需要主機操作時鐘信號SCLK和數據信號MOSI：

SPI的數據發送接口dcbsp_spi_sendbyte函數實現了將1個字節的數據通過GPIO輸出，實現了SPI接口的時序，其中關鍵的是SCLK信號輸出、1字節數據的移位輸出、SCLK信號做延時輸出脈沖。

而發送多數據的接口就可以采用dcbsp_spi_sendbyte函數來逐字節發送完成。

另外接收數據的接口，同樣參考著字節發送接口的思路，數據的接收過程也是“踩”著SPI接口時鐘信號SCLK的“節拍”逐個bit位傳輸，這個過程主機繼續提供SCLK，然后讀取MISO信號的電平，再將讀到的電平逐bit緩存在一個變量里：

就這樣，利用GPIO進行電平的輸出的讀取，實現了SPI接口的部分時序。這些接口的內部實現過程，因人而異、因平臺變化而微調，但是對外接口不動，對上層應用來說，這就是同一個接口同一個東西，上層的應用層程序改動就很小了。

對于每次移植，BSP層提供了一定架構接口，層次清晰改動小，所以對于一個嵌入式開發者而言，寫好BSP層也很重要。

總結，本文主要想分享的是設計嵌入式軟件時，分出BSP層，作為應用和驅動的中間層，以便于在項目移植過程中，應用的完美匹配。文中的代碼未完，關于驅動類的代碼，其執行結果必須在示波器等儀器下觀測，仍需確認執行的效率和時序的實現效果！