1.实验目的

使用树莓派作为主机向 STM32 从机发送数据，STM32 收到数据后通过串口的方式将数据打印到电脑上，同时返回给树莓派数据。树莓派接收到数据后打印在控制台上。

2.SPI 简介

SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）是 Motorola 公司提出的一种同步串行数据传输标准

2.1 接口

SPI 接口经常被称为 4 线串行总线，以主/从方式工作，数据传输过程由主机初始化，其使用的 4 条信号线分别为：

1. SCLK：串行时钟，用来同步数据传输，由主机输出，从机不用配置时钟
2. MOSI：主机输出从机输入数据线，通常先传输 MSB ；
3. MISO：主机输入从机输出数据线，通常先传输 LSB ；
4. CS：片选线，低电平有效，由主机输出。
   在 SPI 总线上，某一时刻可以出现多个从机，但只能存在一个主机，主机通过片选线来确定要通信的从机。连接是对应相连，如下所示
   SCLK-----SCLK
   MOSI-----MOSI
   MISO-----MISO
   CS-----CS

2.2 数据传输

在一个 SPI 时钟周期内，会完成如下操作：

• 主机通过 MOSI 线发送 1 位数据，从机通过该线读取这 1 位数据；
• 从机通过 MISO 线发送 1 位数据，主机通过该线读取这 1 位数据。
  这是通过移位寄存器来实现的。如下图所示，主机和从机各有一个移位寄存器，且二者连接成环。随着时钟脉冲，数据按照从高位到低位的方式依次移出主机寄存器和从机寄存器，并且依次移入从机寄存器和主机寄存器。当寄存器中的内容全部移出时，相当于完成了两个寄存器内容的交换。
  

2.3 时钟极性和时钟相位

在 SPI 操作中，最重要的两项设置就是时钟极性（ CPOL 或 UCCKPL ）和时钟相位（ CPHA 或 UCCKPH ）。

• CPOL 表示时钟信号的初始电平的状态（就是空闲状态），CPOL 为 0 表示时钟信号初始状态为低电平，为 1 表示时钟信号的初始电平是高电平。
• CPHA 表示在哪个时钟沿采样数据，CPHA 为 0 表示在首个时钟变化沿采样数据，而 CPHA 为 1 则表示在第二个时钟变化沿采样数据。
  主机和从机的发送数据是同时完成的，两者的接收数据也是同时完成的。所以为了保证主从机正确通信，应使得它们的SPI具有相同的时钟极性和时钟相位。

2.4 SPI的4种工作模式

由于 CPOL 和 CPHA 都有两种不同状态，所以 SPI 分成了 4 种模式。我们在开发的时候，使用比较多的是模式 0 和模式 3 ，如下表所示

SPI工作模式	CPOL	CPHA	SCL空闲状态	采样边沿	采样时刻
0	0	0	低电平	上升沿	奇数边沿
1	0	1	低电平	下降沿	偶数边沿
2	1	0	高电平	下降沿	奇数边沿
3	1	1	高电平	上升沿	偶数边沿

2.5 优缺点

优点：

• 支持全双工操作
• 操作简单
• 数据传输速率较高

缺点：

• 需要占用主机较多的口线（每个从机都需要一根片选线）
• 只支持单个主机

3.树莓派部分

3.1 开启SPI

树莓派默认是没有开启 SPI 的功能的，我们需要手动去开启一下
在终端输入

raspi-config

然后跟着下面的图进行操作（小键盘上下左右是选择，回车是确定）

输入命令

ls /dev/spi*

出现如下图的样子，就是成功打开了

3.2 安装vscode（可选）

3.3 下载bcm支持包

4.STM32部分

5.验证结果

cd “/home/pi/SPI_test/bcm2835-1.71/examples/spi/” && gcc *.c -o spi && "/home/pi/SPI_test/bcm2835-1.71/examples/spi/"spi

6.部分问题

7.源码

树莓派bcm2835-1.71（带本实验所需程序）
STM32F407从机SPI使用HAL库轮询方式