STM32速成笔记—SPI通信

news2024/9/21 4:40:58

🎀 文章作者：二土电子

🌸 关注公众号获取更多资料！

🐸 期待大家一起学习交流！

文章目录

  • 一、SPI简介
  • 二、SPI的四种工作方式
  • 三、STM32的SPI通信
    • 3.1 SPI内部结构分析
    • 3.2 SPI引脚
  • 四、SPI通信程序设计
    • 4.1 SPI配置步骤
    • 4.2 SPI初始化程序设计
    • 4.3 SPI传输速度设置函数
    • 4.4 SPI读写数据函数

一、SPI简介

  SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，越来越多的芯片集成了这种通信协议。

  上面的介绍来自于百度，只是对SPI的一个非常简单的介绍，下面我们来详细地介绍一下SPI。和我们之前在STM32外设系列OLED篇介绍的IIC一样，SPI也是一种通信方式，但是它和IIC有所不同，在最后我们也会做对比。

  SPI通常需要以下四个引脚

  • SCLK（SCK）
    时钟线
  • CS（NSS、CE、SSEL）
    片选线
  • MOSI
    Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入。
  • MISO
    Master Input Slave Output，主设备数据输入，从设备数据输出。

  上面也说了，SPI是一种同步通信方式，所以它有时钟线，时钟由主设备提供。CS为片选线，片选线用来区分和哪个从机进行交互，通常由主机来控制。通常片选线被拉低，代表该从机被选中。当总线上有两个从机地片选线被拉低时会产生错误。MOSI和MISO用来做数据传输线，如果我们去掉其中一根，那么SPI就变成了一个单工通信，也是可以的，所以SPI即使只有三根线，也可以使用。

  下面我们简单看一下SPI的内部结构

SPI内部结构示意图

  不知道大家有没有发现亮点，MOSI和MISO构成了一个环，根据SPI内部结构示意图，我们来分析一下SPI的数据传输过程。

  首先由主设备提供时钟信号，主设备将从设备的片选线拉低之后开始与从设备进行数据交互。主设备有一个移位寄存器。主设备发送数据时，主设备将要发送的数据写入移位寄存器，然后通过MOSI一位一位地发送给从机，数据可以是8位的，也可以是16位的，可以通过软件配置。发送时可以先发送高位，也可以先发送低位，但是需要保证主从机的设置是一致的。从机接收数据时，同时也会将自己地移位寄存器中的内容通过MISO发送给主机。也就是说，主机在给从机发送数据时，同时也会收到从机发送来地数据。很明显主机在发送数据时通过MISO接收到地从机发送来的数据是没有意义的，我们称之为虚拟数据，我们可以不进行接收。相应地，如果我们要从从机读取数据，我们需要发送相同字节的空数据，从机才会返回我们要读取的数据，这很有趣。

  通过上面的介绍我们可以知道，SPI并不存在严格意义上的写操作或者读操作，主机在给从机发送数据时，从机也同时会返回相同字节的虚拟数据，主机在读取从机数据时，需要向从机发送相同字节的虚拟数据（可以是0XFF）。

  简单总结一下SPI通信的特点

  • 同步全双工。
  • 支持一主多从。
  • 只需要四根线，甚至三根线也可以实现单工通信。
  • 数据传输速率快。

二、SPI的四种工作方式

  SPI有四种工作方式，通过时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）区分。如果时钟极性（CPOL）等于0，那么时钟线在空闲状态下为低电平；时钟极性（CPOL）等于1，那么时钟线在空闲状态下为高电平。如果时钟相位（CPHA）等于0时，数据在时钟线的第一个跳变沿开始被采样；时钟极性（CPHA）为1时，数据在时钟线的第二个跳变沿被采样。如此，我们就有了四种排列组合的方式。

SPI工作方式
SPI工作方式

三、STM32的SPI通信

3.1 SPI内部结构分析

  这里依旧是以大容量产品STM32F103ZET6为例，来介绍一下STM32的SPI通信。SPI1挂接在APB2总线，最高时钟频率为36MHz，SPI2和SPI3挂接在APB1总线，最高时钟频率为18MHz。

  STM32F1的SPI接口提供两个主要功能，支持SPI协议或者I2S协议，默认是SPI协议。STM32F1的SPI时钟最高可达到36MHz，支持DMA功能。下面我们分析一下STM32F1的SPI内部结构图

SPI内部结构图

  • 波特率发生器
    用来产生SCK时钟线的时钟信号，通过SPI_CR1中的BR[2:0]来配置分频因子。
  • MOSI和MISO都连接到数据移位寄存器中，向外发送数据时，数据移位寄存器会以发送缓冲区为数据源，将数据一位一位地通过MOSI发送出去。当我们接收到数据时，移位寄存器会将MISO上的数据一位一位地存储到接收缓冲区。
  • 一次接收或者发送的数据长度可以通过控制寄存器SPI_CR1的DFF来配置。
  • 配置SPI_CR1的LSB FIRST来配置是高位先发送还是低位先发送。

  其他的图上的一些寄存器这里就不再做介绍了。

3.2 SPI引脚

SPI引脚GPIO
SPI1_NSSPA4
SPI1_SCKPA5
SPI1_MISOPA6
SPI1_MOSIPA7
SPI2_NSSPB12
SPI2_SCKPB13
SPI2_MISOPB14
SPI2_MOSIPB15
SPI3_NSSPA15
SPI3_SCKPB3
SPI3_MISOPB4
SPI3_MOSIPB5

  当然，SPI的引脚也支持重映射，中文参考手册中给出了SPI1和SPI3的重映射表，这里贴一下

SPI1重映射表
SPI3重映射表

  针对每一个GPIO在不同情况下配置成什么模式，中文参考手册也给出了详细介绍。

SPI引脚模式

四、SPI通信程序设计

  这里针对程序设计并不给出实际应用实例，后续的STM32外设系列中会更新一个SPI外设——NRF24L01，会用到我们这里介绍的SPI。

4.1 SPI配置步骤

  • 使能SPI以及对应的GPIO端口时钟并配置引脚的复用推挽输出；
  • 初始化SPI结构体，包括数据帧长度、传输模式和数据传输顺序等；
  • 使能SPI
  • SPI数据传输
  • 查看SPI传输状态

  以上函数在库函数里都有定义，我们可以直接拿来用。

4.2 SPI初始化程序设计

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：SPI2_Init
 *函数功能：SPI初始化
 *输入参数：无
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
*/
void SPI2_Init(void)
{
	// 结构体定义
 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;

	// 使能时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(	RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE );
	RCC_APB1PeriphClockCmd(	RCC_APB1Periph_SPI2,ENABLE );
 
	// 初始化GPIO
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
 	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);

	// 配置SPI结构体
	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;   // 设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;   // 设置SPI工作模式:设置为主SPI
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;   // 设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;   //串行同步时钟的空闲状态为高电平
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;   // NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;   // 定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;   // 指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;   // CRC值计算的多项式（大于1即可）
	SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);   // 根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
 
	SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);   // 使能SPI外设
	
	SPI2_ReadWriteByte(0xff);   // 启动传输		 
}

4.3 SPI传输速度设置函数

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：SPI2_SetSpeed
 *函数功能：设置SPI2传输速度
 *输入参数：SPI_BaudRatePrescaler：SPI_BaudRatePrescaler_2/8/16/256分频
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
*/
void SPI2_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)
{
	assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));
	SPI2 -> CR1 &= 0XFFC7;
	SPI2 -> CR1 |= SPI_BaudRatePrescaler;   // 设置SPI2传输速度 
	SPI_Cmd(SPI2,ENABLE); 
}

4.4 SPI读写数据函数

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：SPI2_ReadWriteByte
 *函数功能：SPI2读写数据
 *输入参数：TxData：要发送的数据（写入的字节）
 *返回值：读取到的字节
 *备  注：无
 *==============================================================================
*/
u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData)
{		
	u8 retry = 0;				 	
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)   // 检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位
	{
		retry ++;
		if(retry > 200)
		{
			return 0;
		}
	}			  
	SPI_I2S_SendData(SPI2,TxData);   // 通过外设SPIx发送一个数据
	retry = 0;

	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)//检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位
	{
		retry ++;
		if(retry > 200)
		{
			return 0;
		}
	}	  						    
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);   // 返回通过SPIx最近接收的数据					    
}

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/1212426.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

RSS订阅快速连接Notion

RSS订阅快速连接Notion

数环通让您可以通过不到几分钟的时间即可实现RSS订阅与Notion的对接与集成，从而高效实现工作流程自动化，降本增效！ 1.产品介绍 RSS订阅是数环通的内置应用，很多用户通过RSS订阅来收集自己在各大平台上看的内容，当RSS…
阅读更多...
清晨早安问候祝福语精选，相互牵挂，祝福无价！

清晨早安问候祝福语精选，相互牵挂，祝福无价！

1、有一种祝福，时刻都在心里。无论相隔多远，都能温暖彼此的心灵。珍惜美丽相遇，珍藏这份情意。忙碌不是忘记，牵挂一直都在心里。送上一份心的祝福，书写一份心的牵挂，坦诚相待，温暖相伴&#xff…
阅读更多...
XXX系统测试报告测试用例模板

XXX系统测试报告测试用例模板

XXX系统测试报告 编制： 2023-5-16 审核： 日期： 批准： 日期： 版本 修订时间 修订人 修订类型 修订章节 修订内容 *修订类型分为 A …
阅读更多...
Spring Framework 核心容器详解：Core、Beans、Context 和 Expression Language 模块

Spring Framework 核心容器详解：Core、Beans、Context 和 Expression Language 模块

Spring可能成为您的所有企业应用程序的一站式商店。但是，Spring是模块化的，允许您挑选适用于您的模块，而无需引入其他模块。下面的部分提供了Spring Framework中所有可用模块的详细信息。 Spring Framework提供了大约20个模块，可…
阅读更多...
八大学习方法(金字塔模型、费曼学习法、布鲁姆学习模型)

八大学习方法(金字塔模型、费曼学习法、布鲁姆学习模型)

在微博上看到博主发的，觉得总结很好，在此摘录：
阅读更多...
JZ22：链表中倒数第k个结点

JZ22：链表中倒数第k个结点

JZ22：链表中倒数第k个结点 题目描述： 输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。 示例1 输入： 1,{1,2,3,4,5} 返回值： {5} 分析： 快慢指针思想： 需要两个指针，快指针fast&…
阅读更多...
JS-项目实战-编辑单价单元格，可以点击单价单元格并且出现文本框，并自动选中输入框内部的文本

JS-项目实战-编辑单价单元格，可以点击单价单元格并且出现文本框，并自动选中输入框内部的文本

1、鼠标悬浮和离开事件.js //当页面加载完成后执行后面的匿名函数 window.onload function () {//get:获取 Element:元素 By:通过...方式//getElementById()根据id值获取某元素let fruitTbl document.getElementById("fruit_tbl");//table.rows:获取这个表格…
阅读更多...
Nginx + RTMP + nginx-http-flv-module 环境搭建（CentOS 7）

Nginx + RTMP + nginx-http-flv-module 环境搭建（CentOS 7）

文章目录 1. 引言2. 安装 Nginx3. 安装依赖库4. 下载编译 Nginx with RTMP 模块5. 配置 Nginx6. 启动 Nginx7. 推流测试8. 播放测试9. 拓展9.1 鉴权配置9.2 HTTPS 配置9.3 安全性配置 10. 小结 🎉Nginx RTMP nginx-http-flv-module 环境搭建（CentOS 7&…
阅读更多...
程序员进阶之路，该怎么走？

程序员进阶之路，该怎么走？

时代洪流，大浪淘沙。 逆水行舟，不进则退。 如果你游的速度慢于水流，要么你就是被剩下的沙子，要么就是即将被打翻的行舟了。。。 身为程序员时刻保持危机感，然后陷入内卷...... 卷又卷不赢，躺又躺不平。 …
阅读更多...
如何使用代理IP访问YouTube？

如何使用代理IP访问YouTube？

相信大家对YouTube都很熟悉，但是由于网络安全管制，我们在看YouTube视频时经常遇到由于地理封锁或网络限制而受到限制的人吗？如果是这样，您一定听说过代理IP（代理服务器）以及它们如何帮助您绕过此类限制&…
阅读更多...
计算机视觉：使用opencv实现车牌识别

计算机视觉：使用opencv实现车牌识别

1 引言 汽车车牌识别（License Plate Recognition）是一个日常生活中的普遍应用，特别是在智能交通系统中，汽车牌照识别发挥了巨大的作用。汽车牌照的自动识别技术是把处理图像的方法与计算机的软件技术相连接在一起，以准…
阅读更多...
2022年06月 Scratch（一级）真题解析#中国电子学会#全国青少年软件编程等级考试

2022年06月 Scratch（一级）真题解析#中国电子学会#全国青少年软件编程等级考试

一、单选题（共25题，每题2分，共50分） 第1题 广场中有声控喷泉，当声音的音量大于60的时候，喷泉就会喷出水，现在的音量为30，下列哪个选项可以让喷泉喷出水？ A： B： C： D： 答案：B 当前声音的音量为30，需要将声音增加到60以上就可以让喷泉喷出水，选项A将声音…
阅读更多...
Java中 ==、equals() 、equalsIgnoreCase() 和compareTo() 方法对比详解

Java中 ==、equals() 、equalsIgnoreCase() 和compareTo() 方法对比详解

目录 运算符 equals() 方法 equalsIgnoreCase() 方法 compareTo() 方法 对比总结 运算符 运算符是Java中用于比较两个操作数是否相等的运算符。它可以用于比较基本数据类型和对象类型。 1、对于基本数据类型： 比较的是两个操作数的值是否相等。如果两个操作数…
阅读更多...
Oracle（17）Managing Roles

Oracle（17）Managing Roles

目录 一、基础知识 1、基础介绍 2、Predefined Roles 预定义的角色 3、各种角色的介绍 二、基础操作 1、创建角色 2、修改用户默认role 3、回收role 4、删除role 5、为角色授权 6、授予角色给用户 7、查看用户包含的角色： 8、查看角色所包含的权限 9、…
阅读更多...
教育数字化助力打造个性化语言学习环境

教育数字化助力打造个性化语言学习环境

2023年,我国教育数字化呈现高速发展态势,网络教育用户规模、在线教育市场规模、数字内容市场规模再创历史新高,数字校园建设普及率、教师数字技术素养等均高于全球平均水平。 在数字技术支撑下,新的语言学习方式也在逐渐普及。 语言学家克拉申(Stephen Kr-ashen)提出的二语习得…
阅读更多...
hidl hwbinder和binder混合使用相关的joinThreadPool问题解答

hidl hwbinder和binder混合使用相关的joinThreadPool问题解答

背景： 今天一个学员在群里有个提问如下图，怎么有两个joinThread，会执行么？joinThread不是死循环等待数据吗？ /frameworks/av/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp 当开始看到这个时候确实也觉得最后的hw的join根本…
阅读更多...
今年跳槽成功测试工程师原来是掌握了这3个“潜规则”

今年跳槽成功测试工程师原来是掌握了这3个“潜规则”

随着金九银十逐渐进入尾声，还在观望机会的朋友们已经开始焦躁：“为什么我投的简历还没有回音？要不要趁现在裸辞好好找工作？” “金九银十”作为人们常说的传统“升职加薪”的黄金季节，也是许多人跳槽的理想时机。然而…
阅读更多...
Windows本地配置带GPU的Pytorch环境

Windows本地配置带GPU的Pytorch环境

首先需要安装并配置好Anaconda环境，安装教程教程随便找一个就好。 第一步：安装好之后创建conda虚拟环境： conda create -n your_env_name pythonx.x 第二步：安装需要版本的pytorch：pytorch下载链接 cu100/torch-1.2…
阅读更多...
用嘉立创查找元件的原理图

用嘉立创查找元件的原理图

目录 1.打开立创商城 2.搜索元件 ​编辑 3.复制编号 ​编辑 4.打开元件库 5.将复制好的编号进行搜索 1.打开立创商城 2.搜索元件 3.复制编号 4.打开元件库 5.将复制好的编号进行搜索
阅读更多...
虚拟机第一次如何打开

虚拟机第一次如何打开

1、将别人的虚拟机拷贝到自己的电脑盘里； 2、打开VMware，选择“打开虚拟机”； 3、选择拷贝的虚拟机里的.vmx文件； 4、选择“播放虚拟机”； 5、如果出现一个选择框，选“我已复制改虚拟机”即可。
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023