STM32部分知识之SPI原理与配置

SPI接口简介:(同样是基于正点原子F4)

SPI 是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。

SPI，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，主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

PI接口框图

SPI内部结构简明图

SPI接口一般使用4条线通信：

MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。

MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。

SCLK时钟信号，由主设备产生。

CS从设备片选信号，由主设备控制

SPI工作原理总结

①硬件上为4根线。

②主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的SPI串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。

③串行移位寄存器通过MOSI信号线将字节传送给从机，从机也将自己的串行移位寄存器中的内容通过MISO信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。

④外设的写操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。

STM32 SPI接口可配置为支持SPI协议或者支持I2S音频协议，默认是SPI模式。可以通过软件切换到I2S方式。

SPI引脚配置（3个SPI)

哪些引脚可以复用为SPIx的相应功能引脚，需要查数据手册。（以下部分从数据手册上截图的）

下面进入正题：

常用寄存器

lSPI控制寄存器1（SPI_CR1)

lSPI控制寄存器2（SPI_CR2)

lSPI状态寄存器（SPI_SR)

lSPI数据寄存器（SPI_DR)

lSPI_I2S配置寄存器（SPI_I2S_CFGR)

lSPI_I2S预分频寄存器（SPI_I2SPR)

SPI相关库函数：

stm32f4xx_spi.c/stm32f4xx_spi.h

SPI相关库函数：

void SPI_I2S_DeInit(SPI_TypeDef* SPIx);

void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct);

void SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState);

void SPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT, FunctionalState NewState);

void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq, FunctionalState NewState);

void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data);

uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx);

void SPI_DataSizeConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_DataSize);

FlagStatus SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_FLAG);

void SPI_I2S_ClearFlag(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_FLAG);

ITStatus SPI_I2S_GetITStatus(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT);

void SPI_I2S_ClearITPendingBit(SPI_TypeDef* SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT);

程序配置过程：

①使能SPIx和IO口时钟

RCC_AHBxPeriphClockCmd() / RCC_APBxPeriphClockCmd();

②初始化IO口为复用功能

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

③设置引脚复用映射：

GPIO_PinAFConfig();

②初始化SPIx,设置SPIx工作模式

void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct);

③使能SPIx

 void SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState);

④SPI传输数据

void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data);

uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx) ;

⑤查看SPI传输状态

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE);

硬件连接：

相关程序：

SPI初始化函数：

void SPI1_Init(void)

{  

  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;

  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOA时钟

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);//使能SPI1时钟

  //PB3,4,5初始化设置

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;//PB3~5复用功能输出

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能

  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz

  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化

  GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_SPI1); //PB3复用为SPI1

  GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_SPI1); //PB4复用为SPI1

  GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_SPI1); //PB5复用为SPI1

//这里只针对SPI口初始化

  RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);//复位SPI1

  RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,DISABLE);//停止复位SPI1

  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

  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信号由SSI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

  SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);  //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器

  SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能SPI外设

  SPI1_ReadWriteByte(0xff);//启动传输  

}   

SPI速度设置函数：

//SPI1速度设置函数

//SPI速度=FAPB2/分频系数

//@ref SPI_BaudRate_Prescaler:SPI_BaudRatePrescaler_2~SPI_BaudRatePrescaler_256  

//fAPB2时钟一般为84Mhz

void SPI1_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)

{

  assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));//判断有效性

SPI1->CR1&=0XFFC7;//位3-5清零，用来设置波特率

SPI1->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler; //设置SPI1的速度

SPI_Cmd(SPI1,ENABLE); //使能SPI1

} 

PI读写一个字节：

//SPI1 读写一个字节

//TxData:要写入的字节

//返回值：读取到的字节

u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData)

{  

    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET){}//等待发送区空 

     SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); //通过外设SPIx发送一个byte数据

    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET){} //等待接收完一个byte 

     return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回通过SPIx最近接收的数据

}