【经验分享】STM32 SPI相关总结

STMCU小助手 · 2022-05-08T10:00:02+00:00

前言! t4 R3 b( ` O! N9 W5 }! a SPI 是Serial Peripheral interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是 Motorola$ d8 J9 w; y1 q$ L0 \9 r3 s4 L 首先在其 MC68HCXX 系列处理器上定义的。SPI 接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时& v$ i6 O8 @7 A$ W9 Z" a 钟，AD 转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，是一种高速的，全双工，6 r' [4 I% [7 } k 同步的通信总线。 " W2 E7 A& x# r& I9 c本文参考正点原子SPI实验，使用STM32自带SPI来实现对外部FLASH（W25Q64）的读写。 6 r+ K/ T3 Z$ j+ @% n: J0 H2 A* D7 B SPI 接口一般使用 4 条线通信： & ^0 y: B( C7 t" j! |+ }/ O7 uMISO 主设备数据输入，从设备数据输出。: a" ~# ?- y, z: g& Z& x/ ^ MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。3 F- X2 v- ~ J SCLK 时钟信号，由主设备产生。 M9 P( h8 f) R! }, }/ `! T- |% BCS 从设备片选信号，由主设备控制。! N1 V$ Y' X6 I5 x0 C. u; J 7 V4 E8 ?6 _, r2 v4 u' i : N8 U6 e- ~& d ) l9 u. h) \) } 2 ^9 u7 W" r3 k: q' ^6 E- G SPI 时钟最多可以到 18Mhz，支持 DMA，可以配置为 SPI 协议或者 I2S 协议（仅大容量型号支持）。; ?$ v) K7 @( Q" ?4 h $ W) M5 }- X7 z- c8 S- ]特点4 _3 d# w2 b# W# [4 ]8 `, i$ ~- @' w 可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。 ' P) S4 Z$ j; X; P ! r4 I7 u7 c4 A. M配置步骤9 l8 H% }6 f% o SPI 相关的库函数和定义分布在文件 stm32f10x_spi.c 以及头文件 stm32f10x_spi.h 中& H9 A$ X! r! M: b 8 s0 t+ _. @8 @7 C 1）配置相关引脚的复用功能，使能 SPI1 时钟! w" l) D0 T9 i/ B & u8 N- ?4 f5 N4 G第一步使能SPI1时钟，SPI1 的时钟通过 APB2ENR 的第 12 位来设置。设置 SPI1 的相关引脚为复用输出，这样才会连接到 SPI1 上否则这些 IO 口还是默认的状态，也就是标准输入输出口。 " L+ p9 C" w' F# O3 u1 ? U1 m 4 `+ ?$ a4 Q+ `' D& h @2 e6 N2）初始化 SPI1,设置 SPI1 工作模式 # P- i' `/ v' y" ^# I7 v( k2 ]! O5 [/ e" ]* [ 设置 SPI1 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI1 的时钟频率（最大 18Mhz），以及数据的格式（MSB 在前还是LSB 在前）。9 B7 X, h' u5 } 0 z# g8 R+ b- D% R3 t3 N9 M: p( `, } void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct)； ; r6 t( r/ K! l2 C8 y: f) w* v; K" l% _ 3）使能 SPI1! u& m4 f- }1 A! p: B5 O% z# ~ 1 n% s! m8 x3 o; o SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能 SPI 外设: z. B# I' y1 A; x% ` + L. ^) d. F4 s0 R, t) C4）SPI 传输数据/ G+ j% d4 T! F) \" W( e & v- w+ [& ~5 I5 f9 L. c A/ cvoid SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)；0 P' ~/ D/ @7 u2 {' b' M . N% B) L8 t5 M; S2 M5）查看 SPI 传输状态 + o8 r) {& ?5 v0 ~, s. I7 `% s 5 d/ w' w6 Q# c! y# ~* |# K* mSPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE)； $ ?+ A) p; a' A p/ Z" Y+ ?6 m! N2 [$ ]0 L4 E SPI特征! F/ T) K+ q! n6 A* B ● 3线全双工同步传输/ h9 U' y* p6 {; _3 B ● 带或不带第三根双向数据线的双线单工同步传输 Z- k# y( G1 q3 l8 ~* G5 Y6 d● 8或16位传输帧格式选择 : j1 g, F5 T5 Y% ]" Y# u● 主或从操作/ ^8 |2 L+ u% u/ ~! C& P- u ● 支持多主模式! o9 s$ W" Z) f" X1 N4 G4 S# I ● 8个主模式波特率预分频系数(最大为fPCLK/2): O% ]3 R, }% d9 g; Z ● 从模式频率 (最大为fPCLK/2): Y$ a- p+ a) K ● 主模式和从模式的快速通信) I! r" _% O8 l. j. t+ o ● 主模式和从模式下均可以由软件或硬件进行NSS管理：主/从操作模式的动态改变9 F2 h4 u) A3 `. e ● 可编程的时钟极性和相位 4 J! W" m. A* b- S9 l" M● 可编程的数据顺序，MSB在前或LSB在前7 o2 q3 I7 v+ L: ~. m ● 可触发中断的专用发送和接收标志' R& ]) f( i( o1 h/ X ● SPI总线忙状态标志 9 o6 D. b. {( A* @4 o' A- k● 支持可靠通信的硬件CRC% Z4 W& S# q9 S/ L5 F ─ 在发送模式下，CRC值可以被作为最后一个字节发送SPI接口 ( N( n- f t* m% c, n- N─ 在全双工模式中对接收到的最后一个字节自动进行CRC校验 4 W" {; y8 o0 \8 P6 q @● 可触发中断的主模式故障、过载以及CRC错误标志) H; `$ r* m8 I- W% v" } ● 支持DMA功能的1字节发送和接收缓冲器：产生发送和接受请求 . k' A' X% | }; \ 8 p0 j0 j3 o( a- `/ BI2S功能8 N( [$ o# \& e+ r: W7 p2 i" w ● 单工通信(仅发送或接收)- \" q. \* d9 y* s5 q8 w. M ● 主或者从操作 8 v* D; i4 ~+ e- u● 8位线性可编程预分频器，获得精确的音频采样频率(8KHz到96kHz)! T$ z" V: U2 F; g4 r, O) }: H ● 数据格式可以是16位，24位或者32位 . f' `: B+ x2 q# H5 T6 g, p● 音频信道固定数据包帧为16位(16位数据帧)或32位(16、24或32位数据帧) 6 C ^8 {- `) _/ o5 I' Q● 可编程的时钟极性(稳定态) . ]2 J' t" d1 k2 n4 I● 从发送模式下的下溢标志位和主/从接收模式下的溢出标志位 Q' I+ i9 X: h# o5 `● 16位数据寄存器用来发送和接收，在通道两端各有一个寄存器 5 D7 J1 z0 T: T7 E {● 支持的I2S协议： " i" }+ p$ e3 h1 O─ I2S飞利浦标准 9 B8 h( B0 g2 }$ f9 \6 q9 {─ MSB对齐标准(左对齐) . B2 l3 e; O Q4 d─ LSB对齐标准(右对齐)( U& U- @3 V" G6 }/ P! } ─ PCM标准(16位通道帧上带长或短帧同步或者16位数据帧扩展为32位通道帧) 5 ^& a( W6 ]/ X● 数据方向总是MSB在先 2 z) m" j3 w: s● 发送和接收都具有DMA能力 * Z+ `! k6 U2 L$ H9 r● 主时钟可以输出到外部音频设备，比率固定为256xFs(Fs为音频采样频率)' d- f# x( |$ x# S% } ● 在互联型产品中，两个I2S模块(I2S2和I2S3)有一个专用的PLL(PLL3)，产生更加精准得时钟) P$ \5 N9 R) _9 I : C! ~% U: x- I J' c1 o$ j' Y 4 s- f0 j% V9 Q3 Z8 _; o- W , j) o/ O/ C" y0 f5 E* o# f% c& D

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STMCU小助手发布时间：2022-5-8 18:00

技术帖
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文章简介:	STM32 SPI相关总结

前言
SPI 是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 接口主要应用在 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。SPI，是一种高速的，全双工，
同步的通信总线。
本文参考正点原子SPI实验，使用STM32自带SPI来实现对外部FLASH（W25Q64）的读写。

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。

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SPI 时钟最多可以到 18Mhz，支持 DMA，可以配置为 SPI 协议或者 I2S 协议（仅大容量型号支持）。

特点
可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。

! r4 I7 u7 c4 A. M配置步骤
SPI 相关的库函数和定义分布在文件 stm32f10x_spi.c 以及头文件 stm32f10x_spi.h 中

1）配置相关引脚的复用功能，使能 SPI1 时钟

第一步使能SPI1时钟，SPI1 的时钟通过 APB2ENR 的第 12 位来设置。设置 SPI1 的相关引脚为复用输出，这样才会连接到 SPI1 上否则这些 IO 口还是默认的状态，也就是标准输入输出口。

2）初始化 SPI1,设置 SPI1 工作模式

设置 SPI1 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI1 的时钟频率（最大 18Mhz），以及数据的格式（MSB 在前还是LSB 在前）。

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

3）使能 SPI1

SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //使能 SPI 外设

4）SPI 传输数据

void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)；

5）查看 SPI 传输状态

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE)；

SPI特征
● 3线全双工同步传输
● 带或不带第三根双向数据线的双线单工同步传输
● 8或16位传输帧格式选择
● 主或从操作
● 支持多主模式
● 8个主模式波特率预分频系数(最大为fPCLK/2)
● 从模式频率 (最大为fPCLK/2)
● 主模式和从模式的快速通信
● 主模式和从模式下均可以由软件或硬件进行NSS管理：主/从操作模式的动态改变
● 可编程的时钟极性和相位
● 可编程的数据顺序，MSB在前或LSB在前
● 可触发中断的专用发送和接收标志
● SPI总线忙状态标志
● 支持可靠通信的硬件CRC
─ 在发送模式下，CRC值可以被作为最后一个字节发送SPI接口
─ 在全双工模式中对接收到的最后一个字节自动进行CRC校验
● 可触发中断的主模式故障、过载以及CRC错误标志
● 支持DMA功能的1字节发送和接收缓冲器：产生发送和接受请求

8 p0 j0 j3 o( a- `/ BI2S功能
● 单工通信(仅发送或接收)
● 主或者从操作
● 8位线性可编程预分频器，获得精确的音频采样频率(8KHz到96kHz)
● 数据格式可以是16位，24位或者32位
● 音频信道固定数据包帧为16位(16位数据帧)或32位(16、24或32位数据帧)
● 可编程的时钟极性(稳定态)
● 从发送模式下的下溢标志位和主/从接收模式下的溢出标志位
● 16位数据寄存器用来发送和接收，在通道两端各有一个寄存器
● 支持的I2S协议：
─ I2S飞利浦标准
─ MSB对齐标准(左对齐)
─ LSB对齐标准(右对齐)
─ PCM标准(16位通道帧上带长或短帧同步或者16位数据帧扩展为32位通道帧)
● 数据方向总是MSB在先
● 发送和接收都具有DMA能力
● 主时钟可以输出到外部音频设备，比率固定为256xFs(Fs为音频采样频率)
● 在互联型产品中，两个I2S模块(I2S2和I2S3)有一个专用的PLL(PLL3)，产生更加精准得时钟

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