总体介绍

1. ESP32 共有 4 个 SPI 控制器 SPI0、SPI1、SPI2、SPI3，用于连接支持 SPI 协议的设备。

SPI0 控制器作为 cache 访问外部存储单元接口使用;
SPI1 作为主机使用;
SPI2 和 SPI3 控制器既可作为主机使用又可作为从机使用。作主机使用时，每个 SPI 控制器可以使用多个片选信号 (CS0 ~ CS2) 来连接多个 SPI 从机设备。
SPI1 ~ SPI3 控制器共享两个 DMA 通道。

2. 作为通用 SPI 支持以下特性：

4 种模式的 SPI 传输格式，模式取决于 SPI 时钟的极性 (CPOL) 和相位 (CPHA)；
最高支持到 80 MHz（实际可支持频率还受限于所用 pad、PCB 走线、外接器件规格等）；
最高支持 64 byte 的 FIFO ；
所有 SPI 接口都可以连接外部 flash/SRAM 和 LCD。每一个 SPI 控制器都可连接到 DMA 通道。

3. 编程指南说明：

SPI Features - SPI Master - SPI Bus Lock
SD SPI Host Driver
SPI Master Driver
SPI Slave Driver

应用分类

1 SPI Flash/PSRAM

1.1 内置 SPI Flash/PSRAM

SPI0：被 Flash 占用，内置 Flash 端口与芯片管脚对应关系如下，一般是 GPIO6 ~ GPIO11 ，且这几个管脚不可用于其他功能。但不同型号的模组默认的 Flash 接口可能不同，可使用 esptool 工具通过 espefuse.py summary 命令来查询默认的配置。

SPI_PAD_CONFIG_CLK (BLOCK0): Override SD_CLK pad (GPIO6/SPICLK)  = 0 R/W (0b00000)
SPI_PAD_CONFIG_Q (BLOCK0): Override SD_DATA_0 pad (GPIO7/SPIQ)  = 0 R/W (0b00000)
SPI_PAD_CONFIG_D (BLOCK0): Override SD_DATA_1 pad (GPIO8/SPID)  = 0 R/W (0b00000)
SPI_PAD_CONFIG_HD (BLOCK0): Override SD_DATA_2 pad (GPIO9/SPIHD)  = 0 R/W (0b00000)
SPI_PAD_CONFIG_CS0 (BLOCK0): Override SD_CMD pad (GPIO11/SPICS0)  = 0 R/W (0b00000)

ESP32 系列的模组，目前默认最大支持 16MB 的 Flash 。
ESP32 系列的模组，除 ESP32-WROVER 模组为 1.8V Flash 以外，其他型号的模组均为 3.3V Flash。
带有内置 Flash 的芯片型号需要注意上电时的 MTDI（GPIO12）电平。例如 ESP32-U4WDH 的内置 Flash 的工作电压是 3.3V，上电时需要将 MTDI（GPIO12）拉低。请参见《ESP32 技术规格书》关于”Strapping 管脚“ 的说明。
目前 ESP 适配过的 Flash 型号可参见 “Flash 特性支持情况”
SPI1：FLASH 和 PSRAM 共用一组 SPI，通过不同的 CS 线实现控制。GPIO16 ~ GPIO17 一般是用于 Flash 和 PSRAM 的共用接口，且这 2 个管脚不可用于其他功能。PSRAM 的接口除了 CS（任意 GPIO）不能与 Flash 共用外，CLK 接口（建议参考模组使用的时钟脚），其他都可以与 Flash 的接口共用；目前最大支持使用外接 8MB PSRAM。
当使用 VDD_SDIO 的 1.8 V 模式给 Flash/PSRAM 等外设供电时，需要在 VDD_SDIO 上接个对地 2 kΩ 的
电阻，参考《ESP32-WROVER 技术规格书》中原理图。
SPI Flash/PSRAM 硬件原理图可参见《ESP32 硬件设计指南》
SPI Flash 编程指南参见 "SPI Flash API"
"SPI Flash 加密" 和 "ESP32-Secure Boot 安全方案"

【软件应用例程】

对自带的 Flash 设置特定的分区，作为操作 SPIFFS 文件系统的分区。可参见例程：esp-idf/examples/storage/spiffs
对自带的 Flash 设置特定的分区，构建 SPIFFS 图像生成示例：esp-idf/examples/storage/spiffsgen
对自带的 Flash 设置特定的分区存储音频文件并播放存在 Flash 中的 MP3 文件示例：esp-adf/examples/player/pipeline_flash_tone
对自带的 Flash 设置特定的分区构建 SPIFFS 文件系统来存储 MP3 文件，并播放存在 SPIFFS 文件系统中的 MP3 文件示例：esp-adf/examples/player/pipeline_spiffs_mp3

【Flash & PSRAM 常见应用问题】

Flash 常见应用问题
PSRAM 常见应用问题

1.2 外接 SPI Flash 存储外部数据

可使用通用 SPI ，支持任意 GPIO 管脚进行映射。使用任意 GPIO 进行映射时，需要注意对时序产生的影响，可参考 “Timing Considerations” 说明。
目前只支持外接 SPI NOR Flash 芯片，以 W25Q32 型号的 SPI NOR Flash 芯片为例，可参见例程 esp-idf/examples/storage/ext_flash_fatfs

1.3 外接 SPI PSRAM 存储外部数据

硬件上支持使用 SPI2 或 SPI3 接口外接 PSRAM 芯片，但是 SPI2 和 SPI3 不支持 Cache ，且目前软件上无 SPI2、SPI3 的 PSRAM 的驱动，所以目前使用 SPI2\SPI3 外接 PSRAM 是可不用的。

2 SD SPI（可使用 SPI 接口或 SDIO 接口）

SD SPI Host Driver 说明
SDSPI 例程参见：esp-idf/examples/storage/sd_card/sdspi，包含硬件接线及上拉要求；支持 SD（SDSC、SDHC、SDXC）卡。

3 SPI 外接 LCD

ESP32 目前支持 SPI 串行接口、6800、8080 并口的 LCD。

3.1 ESP32 适配的 LCD 参数

1. SPI 接口

最大分辨率：480*320
最大帧率：80MHz 的频率大概是 12 帧

2. 8080/6800 接口协议

最大分辨率：854*480

3.2 SPI LCD 硬件设计参考

官方提供了 ESP32-LCDKit 开发板，开发板预留屏幕接口类型：SPI 串行接口、8 位和16 位并行接口，可用于测试。对应原理图请参见 “esp-dev-kits/docs/zh_CN/esp32/esp32-lcdkit/hw/schematics/SCH_ESP32-LCDKit_V1.1_20190218.pdf”
ESP-WROVER-KIT 开发板贴装一款 3.2 寸的 SPI（标准四线串行外设接口）LCD 显示器，分辨率为 320*240。请见 ESP-WROVER-KIT V4.1 原理图。

3.3 SPI LCD 软件应用

ESP32 的 SPI LCD 的 HMI 示例程序参考 esp-iot-solution/tree/master/examples/hmi
适配的 LCD 的驱动库可参见 esp-iot-solution/components/display/screen/controller_driver；默认使用的是 ILI9341 LCD 。
ESP32 的 8080 并口的例程可参见 esp-iot-solution/examples/screen 例程。对于 8080 协议的 LCD 接口，我们使用的是 I2S 接口软件方式实现，但此方式只支持 “写”，不支持 “读”。
ESP32 SPI 驱动墨水屏的例程可参考 esp-idf/examples/peripherals/spi_master/lcd 例程

3.4 SPI LCD 方案介绍

“乐鑫 ESP-LCD 多媒体智能控制方案” 视频介绍
乐鑫 ESP-LCD 多媒体智能控制方案优势

4 SPI 通信

4.1 SPI Master

ESP32 SPI1 ~ SPI3 可以作为 SPI 主机与其他从机通信。ESP32 SPI 作主机使用时，每个 SPI 控制器可以使用多个片选信号 (CS0 ~ CS2) 来连接多个 SPI 从机设备。每个 ESP32 SPI 主机默认最多可以接 3 个从机。在非 DMA 模式下，一次最多可以接收/发送 64 byte 的数据，收发数据长度以字节为单位。
详细说明建议阅读《ESP32 技术参考手册》的 “7 SPI 控制器” 章节和 “SPI Master Driver” 编程指南。
参考例程：esp-idf/examples/peripherals/spi_master

4.2 SPI Slave

SPI2 和 SPI3 可以作为从机。SPI2，有时也称为 HSPI ；SPI3，有时也称为 VSPI 。
详细说明建议阅读《ESP32 技术参考手册》的 “7 SPI 控制器” 章节和 “SPI Slave Driver” 编程指南。
参考例程：esp-idf/examples/peripherals/spi_slave

4.3 SPI 传输 AT 指令

ESP32-C3 、ESP32 都支持 SPI 传输 AT 指令，但由于 ESP32 的硬件条件的限制，我们更推荐使用 ESP32 的 SDIO SPI 方式传输 AT 指令，吞吐率参见 “Readme” 说明。

硬件条件的限制是指：

SPI Slave 支持的 SPI Clock 为10MHz, 最理想的情况下大约 1MB/s ，但是实际要损失很多。
SPI Slave 需要在挂载好 Buffer 之后才允许 Master 收发数据。
请参见 ”SCLK Frequency Requirements“ 说明。