STM32 | 硬件SPI主从通信

例子说明及框图

本例子基于STM32F103ZET6芯片，实现SPI1与SPI2的主从通信。其中SPI1配置为主机，SPI2配置为从机，均配置为全双工模式。硬件连接图：

其中，我们需要注意的是，SPI的从机不能主动发送数据，只能应答数据。本例子的数据交互过程：

主机使用查询方式发送数据给从机。

从机使用中断接收方式接收数据，把接收到的数据加上0x05再发送给主机。

从机总是在收到主机的数据时，才会发送数据给从机。即从机被动发送数据，也即主机主动申请数据。

代码细节

主函数：

int main(void)

{   

uint8_t i = 0;

//----------------------------------------------------------------------------------------------- 

// 上电初始化函数

SysInit();

//----------------------------------------------------------------------------------------------- 

// 主程序

while (1)

{

/* 主机发、收数据 */

for (i = 0; i < SPI_BUF_LEN; i++)

{

ucSPI1_RxBuf[i] = SPI1_ReadWriteByte(ucSPI1_TxBuf[i]);

}

}

return 0;

}

其中，ucSPI1_RxBuf与ucSPI1_TxBuf的定义为：

uint8_t ucSPI1_RxBuf[SPI_BUF_LEN] = {0};

uint8_t ucSPI1_TxBuf[SPI_BUF_LEN] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05};

SPI1_ReadWriteByte函数为SPI1的读写函数，其作用是往SPI1发送缓冲区写入数据的同时可以读取SPI1接收缓冲区中的数据，其内部实现为：

uint8_t SPI1_ReadWriteByte(uint8_t 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SPI1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     

}

为什么可以这么写呢？看一下SPI的框图：

从框图可看出SPI有 2 个缓冲区，一个用于写入（发送缓冲区），一个用于读取（接收缓冲区）。对数据寄存器执行写操作时，数据将写入发送缓冲区，从数据寄存器执行读取时，将返回接收缓冲区中的值。这样写并不会出现读到的数据等于发送的数据。

SPI2中断函数：

void SPI2_IRQHandler(void)

{

/* 判断接收缓冲区是否为非空 */

if (SET == SPI_I2S_GetITStatus(SPI2, SPI_I2S_IT_RXNE))

{

ucSPI2_RxBuf[ucSPI2_RxCount] = SPI2->DR; /* 读取接收缓冲区数据 */

while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);  /* 等待发送区空 */ 

SPI2->DR = ucSPI2_RxBuf[ucSPI2_RxCount] + 0x05; /* 往发送缓冲区填数据 */

/* 计数器处理 */

ucSPI2_RxCount++;

if (ucSPI2_RxCount > SPI_BUF_LEN - 1)

{

ucSPI2_RxCount = 0;

}

/* 清中断标志 */

SPI_I2S_ClearITPendingBit(SPI2, SPI_I2S_IT_RXNE);

}

}

从机接收到主机数据后，会加上0x05，再返还给主机。

SPI1初始化函数：

void bsp_SPI1_Init(void)

{

/* 定义SPI结构体变量 */

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

SPI_InitTypeDef   SPI_InitStructure;

/* SPI的IO口和SPI外设打开时钟 */

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);

/* SPI的IO口设置 */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/* SPI的基本配置 */

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

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配置为主模式，全双工。

SPI2初始化函数：

void bsp_SPI2_Init(void)

{

/* 定义SPI结构体变量 */

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

/* SPI的IO口和SPI外设打开时钟 */

    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE);

/* SPI的IO口设置 */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //PB13/14/15复用推挽输出 

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

/* SPI的基本配置 */

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_Slave;   // 设置SPI工作模式:设置为从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

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_I2S_ITConfig(SPI2, SPI_I2S_IT_RXNE, ENABLE);  // 使能接收中断

SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);   // 使能SPI2外设

/* NVIC中断控制器配置 */

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  // 中断优先级分组2

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = SPI2_IRQn; // SPI2中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1; // 抢占优先级3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3; // 子优先级3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // IRQ通道使能

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); // 根据指定的参数初始化VIC寄存器

}

SPI2配置为从模式，全双工，使能接收中断。

验证情况

可见，与我们前面分析的一致，ucSPI2_RxBuf为从机接收自主机的数据；ucSPI1_RxBuf为主机接收自从机的数据。这里发现ucSPI1_RxBuf的所有数组元素都往后移了一个单位，那是因为主机第一次发送数据给从机的时候，从机并没有数据返还给主机，即此时还没有数据存储在ucSPI1_RxBuf[0]中。