【STM32】SPI接口（非连续传输）

news2024/11/15 18:02:21

本篇博客重点在于标准库函数的理解与使用，搭建一个框架便于快速开发

目录

前言

SPI简介

IO口初始化 

SPI配置

时钟使能

SPI初始化 

SPI使能 

数据接收与发送 

硬件SPI代码

MySPI.h

MySPI.c

前言

【通信协议】SPI总线-CSDN博客

本篇博客学习使用STM32的SPI硬件收发电路生成SPI时序。SPI协议用模式0，一主多从，非连续传输。

SPI简介

STM32内部集成了硬件SPI收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、数据收发等功能，减轻CPU的负担

可配置8位/16位数据帧、高位先行/低位先行

支持多主机模型、主或从操作

可精简为半双工/单工通信

支持DMA

STM32F103C8T6 硬件SPI资源：SPI1、SPI2

IO口初始化 

STM32F103C8T6模式
SCK复用推挽输出，由硬件SPI生成时钟
MOSI复用推挽输出，由硬件SPI生成数据帧
MISO上拉输入
SS推挽输出，不用硬件SPI的NSS，使用GPIO模拟通讯的起始与终止
GND与从机共地

GPIO的其它参数的理解可以阅读下方博客，这里不再赘述。

【STM32】GPIO和AFIO标准库使用框架_gpio afio-CSDN博客

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//推挽输出默认输出低电平
	
	MySPI_W_SS(1);//不选择从机，空闲状态

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

SPI配置

时钟使能

SPI1在APB2总线上，时钟频率最大72MHz

SPI2、SPI3在APB1总线上,时钟频率最大36MHz

由RCC时钟树，需要使能SPI外设对应的时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);

SPI初始化 

SPI_Mode

SPI_Mode 描述
SPI_Mode_Master设置为主SPI
SPI_Mode_Slave设置为从 SPI

SPI_ Direction

SPI_ Direction描述
SPI_Direction_2Lines_FullDuplexSPI 设置为双线双向全双工
SPI_Direction_2Lines_RxOnlySPI 设置为双线单向接收
SPI_Direction_1Line_RxSPI 设置为单线双向接收
SPI_Direction_1Line_TxSPI 设置为单线双向发送

SPI_DataSize

SPI_DataSize 描述
SPI_DataSize_16bSPI 发送接收16 位帧结构
SPI_DataSize_8bSPI 发送接收 8 位帧结构

SPI_FirstBit

SPI_FirstBit 指定了数据传输从 MSB 位还是 LSB 位开始

SPI_FirstBit描述
SPI_FisrtBit_MSB数据传输从 MSB 位开始
SPI_FisrtBit_LSB数据传输从 LSB 位开始

SPI_BaudRatePrescale

通讯时钟频率（SCK）： fPCLK / (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256)

用来定义波特率预分频的值，这个值用以设置发送和接收的 SCK 时钟

注意：通讯时钟由主 SPI 的时钟分频而得，不需要设置从 SPI 的时钟

SPI_CPOL和SPI_CPHA

这两个参数有四种组合，对应四种模式。主机所选择SPI的模式，要与从机一致。

模式对应的参数见本博客前文提供的博客链接

SPI_NSS

本博客代码使用软件模拟来实现片选

SPI_NSS描述
SPI_NSS_HardNSS 由外部管脚管理
SPI_NSS_Soft内部 NSS 信号有 SSI 位控制

SPI初始化

	/*SPI初始化*/
	SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;						//定义结构体变量
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;			//模式，选择为SPI主模式
	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;	//方向，选择2线全双工
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;		//数据宽度，选择为8位
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;		//先行位，选择高位先行
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;	//波特率分频，选择128分频
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;				//SPI极性，选择低极性
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;			//SPI相位，选择第一个时钟边沿采样，极性和相位决定选择SPI模式0
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;				//NSS，选择由软件控制
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;				//CRC多项式，暂时用不到，给默认值7
    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);						//将结构体变量交给SPI_Init，配置SPI1

SPI使能 

初始化的最后调用即可

SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);

数据接收与发送 

先判断发送缓存器中是否有数据，没有？数据就将放在发送缓存区。硬件将数据并行发送到移位寄存器，这时发送缓存器为空（非连续传输模式并没有在这时将下一个要发送的字节写入发送缓存器，而是等待接收到数据后再将数据放发送缓存区），移位寄存器在时钟同步下，将数据发送一位一位发送，对应SPI的模式0的SCL奇数上升沿，数据一位一位接收到移位寄存器，直到一个字节发送完成，也表示一个字节接收完成。移位寄存器的数据会移至接收缓存区，数据接收后及时取走，以免被覆盖。

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) != SET);// 在写入发送缓冲器之前，软件必须确认TXE标志为’1’，否则新的数据会覆盖已经在发送缓冲器中的数据
	SPI_I2S_SendData(SPI1, ByteSend);
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) != SET);//发送完成一个字节的同时也接收一个字节，等待接收完成
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

标志位由硬件清除

 

硬件SPI代码

MySPI.h

#ifndef __MYSPI_H
#define __MYSPI_H
 
void MySPI_Init(void);
void MySPI_Start(void);
void MySPI_Stop(void);
uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend);
 
#endif

MySPI.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue);
}

void MySPI_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	MySPI_W_SS(1);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
	SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
	
	SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
	
}

void MySPI_Start(void)
{
	MySPI_W_SS(0);
}

void MySPI_Stop(void)
{
	MySPI_W_SS(1);
}

uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend)
{
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) != SET);
	SPI_I2S_SendData(SPI1, ByteSend);
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) != SET);
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

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