STM32CubeMX-HAL库的SPI接口使用

' O# F  g9 E" j8 _( z+ o- i+ X本文主要介绍STM32的SPI接口、cubeMX软件配置SPI接口和分析SPI相关代码。
STM32之SPI简介：
SPI协议【Serial Peripheral Interface】
8 h1 W1 v9 d7 U$ l+ j8 B    串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。主要用在MCU与FLASH\ADC\LCD等模块之间的通信。
  [; X6 W0 r3 c0 A) hSPI信号线
    SPI 共包含 4 条总线。
6 @" h( K5 O% oSS（Slave Select）：片选信号线，当有多个SPI 设备与 MCU 相连时，每个设备的这个片选信号线是与 MCU 单独的引脚相连的，而其他的 SCK、MOSI、MISO 线则为多个设备并联到相同的 SPI 总线上，低电平有效。
SCK （Serial Clock）：时钟信号线，由主通信设备产生，不同的设备支持的时钟频率不一样，如 STM32 的 SPI 时钟频率最大为 f PCLK /2。
4 a0 n) V# r$ b$ X* FMOSI （Master Output Slave Input）：主设备输出 / 从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
1 D7 D& W, N9 G2 o9 O0 ]MISO（Master Input Slave Output）：主设备输入 / 从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据，从机的数据则由这条信号线输出，即在这条线上数据的方向为从机到主机。
' S/ a1 x$ j/ r/ h# Q; J( f& ]    其中SCK，MOSI，MISO是接在一起的，NSS分别接到不同的IO管脚控制。主器件要和从器件通信就先拉低对应从器件的NSS管脚使能。默认状态IO1,IO2,IO3全为高电平，当主器件和从器件1通信时，拉低IO1管脚使能从器件1。而从器件2,3不使能，不作响应。下图是主器件与多个从器件通信图。

  L  j" ?4 h( Q4 A( w! @0 P

SPI特性
    单次传输可选择为 8 或 16 位。波特率预分频系数(最大为 fPCLK/2) 。时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)可编程设置。数据顺序的传输顺序可进行编程选择，MSB 在前或 LSB 在前。
    注：MSB(Most Significant Bit)是“最高有效位”，LSB(Least Significant Bit)是“最低有效位”。
    可触发中断的专用发送和接收标志。可以使用 DMA 进行数据传输操作。下图是STM32的SPI框架图。

    如上图，MISO数据线接收到的信号经移位寄存器处理后把数据转移到接收缓冲区，然后这个数据就可以由我们的软件从接收缓冲区读出了。当要发送数据时，我们把数据写入发送缓冲区，硬件将会把它用移位寄存器处理后输出到 MOSI数据线。SCK 的时钟信号则由波特率发生器产生，我们可以通过波特率控制位（BR）来控制它输出的波特率。
    控制寄存器 CR1掌管着主控制电路，STM32的 SPI模块的协议设置（时钟极性、相位等）就是由它来制定的。而控制寄存器 CR2则用于设置各种中断使能。
6 X" Y0 @! _: J% v6 W0 o  L6 W    最后为 NSS引脚，这个引脚扮演着 SPI协议中的SS片选信号线的角色，如果我们把 NSS引脚配置为硬件自动控制，SPI模块能够自动判别它能否成为 SPI的主机，或自动进入 SPI从机模式。但实际上我们用得更多的是由软件控制某些 GPIO引脚单独作为SS信号，这个 GPIO引脚可以随便选择。
( P1 H. D5 {- U( v2 TSPI时钟时序
    根据时钟极性（CPOL）及相位（CPHA）不同，SPI有四种工作模式。
" V* J: n' ~+ S0 C    时钟极性(CPOL)定义了时钟空闲状态电平：
  H! f4 A( k8 f$ E& CCPOL=0为时钟空闲时为低电平
' H" U+ b* B* k( ?CPOL=1为时钟空闲时为高电平
    时钟相位(CPHA)定义数据的采集时间。
CPHA=0:在时钟的第一个跳变沿（上升沿或下降沿）进行数据采样。
CPHA=1:在时钟的第二个跳变沿（上升沿或下降沿）进行数据采样。
3 f$ P" [# T! B" X1 \( L9 s

CubeMX软件配置SPI:
( \2 P- b: X8 i) E- S& r7 Y" P" Y    下面继续介绍cubeMX软件配置STM32L152的SPI接口方法。
, m# C# @  Y* P（1）打开软件，选择对应芯片后，配置好时钟源；
（2）勾选SPI1为全双工，硬件NSS关闭，如下图：

# Y# M! u) e( w  R  o5 `3 ^1 @（3）勾选好后，PA5、PA6、PA7如下图，在配置PA4为普通io口，gpio_output
" P$ B7 Q  ^2 K: H+ J+ E
0 n9 z/ P# B1 l6 x8 I（4）SPI1的参数配置选择默认，如下图所示

（5）生成代码，保存即可。
4 e. l: E# i, \$ g    HAL库的SPI函数分析：
    下面具体分析下生成的SPI函数和函数调用。

SPI_HandleTypeDef hspi1; //SPI结构体类定义，下面看其结构体内部的声明。

下面分析SPI的初始化函数：

0 b, b5 G- {% h' o) k$ w

1. 
   # i! c4 T4 ?7 ?" g* I
2. void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* hspi)
   ) l& d. h" y$ ?7 K" }( J
3. {
   
4. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   
5. if(hspi->Instance==SPI1)
   
6. {
   % c7 ]1 k/ p$ M' U
7. /* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 0 */
   
8. /* USER CODE END SPI1_MspInit 0 */
   $ l+ R& w! \( t2 z* ]9 K! V
9. /* Peripheral clock enable */
   
10. __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();//使能SPI1时钟
    . }) y* Z4 `! k+ o8 `5 _
11. /**SPI1 GPIO Configuration
    8 a( i/ V% {) D1 D; Y3 V& _/ D
12. PA5     ------> SPI1_SCK
    ( r: b" F  n( x; e, N0 |* v% A
13. PA6     ------> SPI1_MISO
    
14. PA7     ------> SPI1_MOSI
    
15. */
    ) F8 u3 _  h$ h
16. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
    / e3 h) W" E6 }! I; L9 ?
17. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
18. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
19. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    
20. GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1;
    0 O; f$ f( m( d  |* ^8 r8 }
21. HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);//配置SPI的数据线和时钟线
    
22. /* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 1 */
    
23. /* USER CODE END SPI1_MspInit 1 */
    
24. }
    6 n: Q# P- o: N+ L1 ]: J% W
25. 
    
26. static void MX_SPI1_Init(void)
    
27. {
    
28. hspi1.Instance = SPI1;
    
29. hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;//主模式
    
30. hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;//全双工
    
31. hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;//数据位为8位
    ' ^/ X- D  _+ h
32. hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;//CPOL=0,low
    5 ^$ f( O' S9 z9 b
33. hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;//CPHA为数据线的第一个变化沿
    8 z- i/ X- J( G& N
34. hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;//软件控制NSS
    7 j3 g2 n% Z3 g4 z" y2 T1 Y! e
35. hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_2;//2分频，32M/2=16MHz
    & K: S% g- L8 e; |. G! w" x
36. hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;//最高位先发送
    % U+ u, m5 L, D8 p
37. hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;//TIMODE模式关闭
    " p; I( K7 p% t
38. hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;//CRC关闭
    
39. hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;//默认值，无效
    
40. if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)//初始化
      f- Z& Y: E7 r& y) K2 u) J; a2 s
41. {
    
42. _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    & Y6 V5 d( i1 ^! {, g6 T
43. }
    ; w; a- {( z# x- n4 Q; z
44. }

复制代码

利用SPI接口发送和接收数据主要调用以下两个函数：

1. 
   
2. HAL_StatusTypeDef  HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);//发送数据
   
3. HAL_StatusTypeDef  HAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);//接收数据

复制代码

4 {! P& _7 j0 F


, j6 J; h9 f. b: {8 |* c

/ H* Y( F- i. f" a6 e* h" J; u