基于硬件 SPI 的数据抽象实例（附代码）
内容提要
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行外围接口，常用于嵌入式开发中的外设通信总线。SPI总线抽象的外部接口包括spi_send_then_recv、spi_send_then_send、spi_send_recv和spi_send等函数。spi_send_then_recv函数用于发送完一帧数据后再接收一帧数据，spi_send_then_send函数用于发送完一帧数据后再发送一帧数据，spi_send_recv函数用于同时发送和接收数据，spi_send函数用于只发送数据。SPI总线抽象的底层实现需要初始化spi总线和相关硬件配置。文章还介绍了如何使用SPI抽象驱动25aa256 EEPROM设备。
延伸解读
分层设计的关键：结构体与函数指针
文章通过 struct spi_dev_device 和 struct spi_bus_device 两个结构体，将 SPI 设备与总线分离。设备层包含片选函数指针和总线指针，总线层包含收发函数指针、物理 SPI 指针和数据宽度。这种设计使得更换 MCU 或改用模拟 SPI 时，只需修改总线层的函数实体，上层设备驱动和 API 调用无需变动，体现了硬件抽象层的基本思路。
四个 API 覆盖常见 SPI 时序
spi_send_then_recv 用于先发后收（如读寄存器），spi_send_then_send 用于连续发送（如写寄存器），spi_send_recv 用于全双工同时收发或只收（发送仅提供时钟），spi_send 用于只发不收。文章指出，非标准 SPI 大多也能用这四个接口实现，作者称目前用过的器件均可覆盖。这为驱动不同外设提供了统一的调用方式。
底层实现与配置注意事项
以 STM32 为例，spi_bus_xfer 函数负责片选控制和数据收发，支持 8 位或 16 位模式。初始化时需注意：SPI 模式根据器件时序图选择，常用模式 0 或 3；片选必须配置为软件控制（SPI_NSS_Soft）；设置为全双工模式以兼容标准和非标准 SPI。这些细节直接影响通信可靠性，是移植时容易忽略的地方。
驱动外设的流程与移植性
以 25aa256 EEPROM 为例，驱动步骤包括：定义设备与总线结构体、实现片选函数、初始化总线并注册设备，然后调用四个 API 完成读写。移植到新平台时，器件驱动几乎无需修改，只需替换底层总线函数。文章还演示了同一总线挂载多个外设的方法：共用已初始化的总线指针，但每个设备需独立定义片选函数。
Q&A
SPI总线抽象的主要目的是什么？
SPI总线抽象的主要目的是将SPI总线与SPI设备分离，快速使用新的硬件SPI或模拟SPI，并方便将SPI总线设备和外设程序移植到不同的MCU平台。
SPI总线抽象提供了哪些外部接口函数？
提供了四个函数：spi_send_then_recv（发送完一帧再接收）、spi_send_then_send（发送完一帧再发送）、spi_send_recv（同时发送和接收）、spi_send（只发送）。
spi_send_then_recv函数是如何工作的？
该函数先发送一帧数据（此时片选拉低，不释放），然后接收一帧数据（发送空数据以产生时钟，接收完成后释放片选）。
struct spi_dev_device结构体包含哪些成员？
包含两个成员：spi_cs函数指针（用于片选控制）和spi_bus指针（指向spi_bus_device结构体，用于底层收发）。
如何以STM32为例实现SPI总线的底层收发？
实现spi_bus_xfer函数指针，在函数中根据msg的cs_take和cs_release控制片选，根据data_width进行8位或16位数据收发，使用SPI_I2S_SendData和SPI_I2S_ReceiveData等函数。
使用SPI抽象驱动25aa256 EEPROM的步骤是什么？
首先定义spi_dev_device和spi_bus_device结构体，实现片选函数，初始化IO和SPI总线，然后通过spi_send、spi_send_then_send、spi_send_then_recv等API进行读写操作。
SPI总线抽象分层是如何实现的？
通过结构体和函数指针实现：spi_dev_device包含片选函数指针和总线指针，spi_bus_device包含底层收发函数指针和物理SPI指针，上层API调用这些指针完成操作。
