STM32F407-SPI通信接口

2023-05-16

1.SPI概念

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。

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。

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。
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。
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。

上方两个图为SPI传输的时序图，CPOL,CPHA有四种组合情况，CPOL（时钟极性）控制在没有数据传输时时钟的空闲状态电平，对主从设备都有效。 CPHA（时钟相性）控制采集的第几个时钟边沿。

如：当CPOL=1，此时表明在没有数据传输时SCK为高电平，当CPHA=0时，表示采集第一个边沿，当CPHA=1表示采集第二个边沿。

2.SPI特征

1).

2). SPI常用寄存器：

SPI控制寄存器1（SPI_CR1)
SPI控制寄存器2（SPI_CR2)
SPI状态寄存器（SPI_SR)
SPI数据寄存器（SPI_DR)
SPI_I2S配置寄存器（SPI_I2S_CFGR)
SPI_I2S预分频寄存器（SPI_I2SPR)

3). SPI引脚复用

根据开发手册上的说明，可以查看哪些IO口可以复用为哪个SPI的引脚。如上图为SPI1对应的引脚复用。

也可以通过原理图查看对应的引脚复用说明。

4). SPI状态标志

SPI总线有三个状态标志：

发送缓冲器空闲标志(TXE)，当该标志为“1”时，表示发送缓冲器为空，可以写入下一个待发送的数据到缓冲器中，当写入SPI_DR后，TXE状态标志被清空
接收缓冲器非空标志(RTXE)，当该标志位“1”时，表示接受缓冲器中存储着接受的数据，读取SPI_DR后，RTXE状态标志清空
忙标志(BUSY)，该标志由硬件设置和清除，表明当前SPI层的状态，是否处于busy状态。

5). 数据帧格式

有俩个地方要设置，SPI_DataSize（数据大小），可以选择8bit和16bit

SPI_FirstBit（选择是MSB还是LSB），选择MSB方式，举个例子假设用16bit，就是[15,0]这样，如果是LSB就是[0,15]这样。

3.SPI配置

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);

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