基于STM32的SPI基本介绍

STM32---SPI（DMA）通信的总结(库函数操作)

本文主要由7项内容介绍SPI并会在最后附上测试源码供参考：

1.SPI的通信协议

2.SPI通信初始化(以STM32为从机，LPC1114为主机介绍)

3.SPI的读写函数

4.SPI的中断配置

5.SPI的SMA操作

6.测试源码

7.易出现的问题及原因和解决方法

一、SPI的通信协议

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换。SPI接口一般由4根线组成，CS片选信号（有的单片机上也称为NSS），SCLK时钟信号线，MISO数据线（主机输入从机输出），MOSI数据线（主机输出从机输入），CS决定了唯一的与主设备通信的从设备，如没有CS信号，则只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟信号来发起通讯。通讯时主机的数据由MISO输入，由MOSI输出，输入的数据在时钟的上升或下降沿被采样，输出数据在紧接着的下降或上升沿被发出（具体由SPI的时钟相位和极性的设置而决定）。

二、以STM32为例介绍SPI通信

1.STM32f103带有3个SPI模块其特性如下：

2SPI初始化

初始化SPI主要是对SPI要使用到的引脚以及SPI通信协议中时钟相位和极性进行设置，其实STM32的工程师已经帮我们做好了这些工作，调用库函数，根据自己的需要来修改其中的参量来完成自己的配置即可，主要的配置是如下几项：

l引脚的配置

SPI1的SCLK, MISO ,MOSI分别是PA5，PA6，PA7引脚，这几个引脚的模式都配置成GPIO_Mode_AF_PP复用推挽输出（关于GPIO的8种工作模式如不清楚请自己百度，在此不解释），如果是单主单从，CS引脚可以不配置，都设置成软件模式即可。

l通信参数的设置

1.SPI_Direction_2Lines_FullDuplex把SPI设置成全双工通信；

2.在SPI_Mode里设置你的模式（主机或者从机），

3.SPI_DataSize是来设置数据传输的帧格式的SPI_DataSize_8b是指8位数据帧格式，也可以设置为SPI_DataSize_16b,即16位帧格式

4.SPI_CPOL和SPI_CPHA是两个很重要的参数，是设置SPI通信时钟的极性和相位的，一共有四种模式

在库函数中CPOL有两个值SPI_CPOL_High（=1）和SPI_CPOL_Low ( =0).

CPHA有两个值SPI_CPHA_1Edge (=0)和SPI_CPHA_2Edge（=1）

CPOL表示时钟在空闲状态的极性是高电平还是低电平，而CPHA则表示数据是在什么时刻被采样的，手册中如下：

我的程序中主、从机的这两位设置的相同都是设置成1，即空闲时时钟是高电平，数据在第二个时钟沿被采样，实验显示数据收发都正常。

（要特别注意极性和相位的设置否则，数据传输会出现错位的现象）

一般主从机的这两个位要设置的一样，但是网上也有人说不能设置成一样的，在后文中我对主从机极性和相位的配置的16种情况都做了测试，结果见下文。

下图很好的描述了4种模式下的时序状况

引用网友的一句话：：

“SPI主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一致。个人理解这句话有2层意思：其一，主设备SPI时钟和极性的配置应该由外设的从设备来决定；其二，二者的配置应该保持一致，即主设备的SDO同从设备的SDO配置一致，主设备的SDI同从设备的SDI配置一致。因为主从设备是在SCLK的控制下，同时发送和接收数据，并通过2个双向移位寄存器来交换数据。”

5.SPI_BaudRatePrescaler波特率的设置

这在主机模式中，这一位的设置直接决定了通信的传输速率，而从机的设置不会影响数据传输的速率，手册中有这样一句话：

(实际测试中发现：当STM32作为从机时，它对波特率的设置会影响数据的通信，特别是在大数据两传输时，当主机SPI时钟设置为15M时，STM32从机如果是2分频即18M则会在多次传输时出现错误，我记得在资料中看到过有前辈的经验贴说SPI从机的时钟设置不能高于SPI主机的时钟设置，虽然理论上从机的时钟设置不影响SPI通信，但是在试验中我也验证，当STM32从机时钟设为4分频9M，低于15M时，通信就不会出现问题。所以SPI从机波特率的设置最好低于SPI主机波特率的设置。)

6.SPI_FirstBit这一位是设置首先传输的高字节还是低字节

SPI_FirstBit_MSB是先传输高字节，SPI_FirstBit_LSB是先传输低字节

注意在初始化函数里还有两项重要的内容就是在初始化之前先使能SPI的时钟和在初始化配置完成后使能SPI。

（………..初始化配置……………）

三、SPI的读写函数

SPI有一个16位的数据寄存器SPI_DR，它对应两个缓冲区，1个发送缓冲区，1个接收缓冲区，当在控制寄存器里SPI_CR1里对DFF位设置数据帧格式为8位时,发送和接收只用到SPI_DR[7:0]这8位，15-8位被强制为0，帧格式设置成16位时全用。

读写过程在手册中是这样描述的：

简而言之，

发送时，可以通过检测SPI_SR中的TXE位，当数据寄存器里有数据时，TXE位是0，当数据全部从数据寄存器的发送缓冲区传输到移位寄存器时TXE位被置1，这时候可以再往数据寄存器里写入数据。可以通过

while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)来检测。

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE)是库函数，可以检测SPI的一些状态位。

接收时，可以通过检测SPI_SR中的RXNE位，当数据寄存器里有数据时，RXNE位是0，当数据全部从数据寄存器的接收缓冲区传输到移位寄存器时RXNE位被置1，这时候可以从数据寄存器里读出数据。可以通过

while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);来检测。源程序如下，

SPI读写一个字节，读写一体

当能成功发送和接收一个字节时，发送数组数据就变的简单了，只需要一个for循环，和指针变量的递增即可。以下仅为参考：

（有一点特别注意，从机数据传输时要依赖主机的时钟，所以主机在接收从机发送的数据时要往从机发送哑巴字节，这个字节可以自己定义0xff,0xfe等什么字节都可以）

读写分开的函数：

void SPI_Ecah_Buffer_Send(u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)

{

for(int i = 0; i < NumByteToRead; i++)

{

SPI_Conmunication_SendByte(*pBuffer);

pBuffer++;

}

}

void SPI_Buffer_Receive(u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)

{

while (NumByteToRead--)

{

*pBuffer = SPI_Conmunication_SendByte (Dummy_Byte);

pBuffer++;

}

}

读写一体的函数

void SPI_Ecah_Buffer_Send(u8* str , u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)

{

for(int i = 0; i < NumByteToRead; i++)

{

*str = SPI_Conmunication_SendByte(*pBuffer);

pBuffer++;

str++;

}

}

四、SPI的中断配置

在SPI的SPI_CR2中可以配置，STM32的SPI的通信一共有8个中断其中最常用的是如下4个。

TXEIE：发送缓冲区空中断使能

在发送过程中，数据全部从数据寄存器的发送缓冲区传输到移位寄存器时TXE位被置1这时如果使能了TXEIE就会触发发送完成的中断请求。在中断服务函数里可以做你想做的事情，也可以用一个标志位，在外面完成相应的操作。

(使用中断时要特别注意，及时的清除中断标志，为下一次能够触发中断做准备。而清除中断的操作可以放在中断服务函数中，或者其他你认为何时的地方。)

RXNEIE：接收缓冲区非空中断使能

接收同发送。

TXDMAEN：发送缓冲区DMA使能

RXDMAEN：接收缓冲区DMA使能

手册中有这样一句话，“不能同时设置TXEIE和TXDMAEN”这一点要特别注意。也就是说如果你在SPI的通信中不用DMA则使能TXEIE的中断，禁能TXDMAEN的中断，如果在SPI中使用DMA传输，则禁能TXEIE的中断，只使能TXDMAEN的中断。

五、SPI的DMA操作

DMA（Direct Memory Access）直接内存存取，直接存储器存取用来提供在外