stm32 SPI通信[操作寄存器+库函数]－Changing's Blog

    SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口) 总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。 SPI是Freescale(原 Motorola)公司首先在其处理器上定义的。

    SPI是一种高速、主从式、全双工、同步传输的通信总线，SPI总线在物理层体现为四根传输线：

• MOSI (Master Output Slaver Input) – 主器件数据输出，从器件数据输入
• MISO (Master Input Slaver Output)  – 主器件数据输入，从器件数据输出
• SCLK – 时钟信号，由主器件产生
• NSS – 从器件使能信号，由主器件控制,有的IC会标注为CS(Chip select)

    CS线用于控制片选信号，当一个SPI从设备的CS线识别到了预先规定的片选电平，则该设备被选中。显然可以通过CS线，完成“一主多从”的SPI网络架设，在进行“一主一从”的SPI通信时，SPI并不是必须的。

    SPI总线传输数据时，由主机的SCLK线提供时钟脉冲，从机被动的接收时钟脉冲。主机在数据发送前，将数据写入数据寄存器，等待时钟脉冲移位输出，每个脉冲周期传输1位数据。 从机在主机的数据发送中，依靠主机的时钟，将从机的数据寄存器内容移位发送。所以要实现主从数据交换，在时钟信号前，主机 从机都必须先将数据写入数据寄存器，并且从机必须在主机前写入，然后由主机的SCLK时钟驱动发送。 不注意这个问题很容易造成SPI接收的数据错位。

    这样的全双工、同步传输完全依赖于 主机控制的时钟线SCLK，而且SCLK上只有数据传输的时候才有时钟信号。主机向从机发送数据不会有问题，但是如果从机主动向主机发送数据呢？ 

    从机要发送数据，必须要有SCLK的时钟，所以只能主机发送一个DUMMY（哑巴）字节，产生时钟，来实现和从机的数据交换。 从设备只能被动发送数据，无法主动发送数据。

    本例实现 通过将STM32上的2个SPI接口对接，进行一个简单的数据交换。使用SPI1作为主设备，SPI2作为从设备，通过串口查看数据通信的情况。

实现结果如下：

直接操作寄存器

首先配置SPI主机的频率

SPI1设备属于高速设备，隶属APB2总线，最大时钟72Mhz;

SPI2属于低速设备，隶属APB1总线，最大36Mhz。

在控制寄存器中设置时钟分频值，设置时钟极性和相位等。程序中有注释，详见代码：

User/main.c  （system.h 和 stm32f10x_it.h 等相关代码参照 stm32 直接操作寄存器开发环境配置）

#include <stm32f10x_lib.h>	#include "system.h"#include "usart.h" #include "spi.h"#define LED1 PAout(4)#define LED2 PAout(5)#define LED3 PAout(6)#define LED4 PAout(7)void Gpio_Init(void);#define BufferSize 32u8 SPI1_Buffer_Tx[BufferSize] =            {    0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,    0x09,0x0A,0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F,0x10,    0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,0x17,0x18,    0x19,0x1A,0x1B,0x1C,0x1D,0x1E,0x1F,0x20};u8 SPI2_Buffer_Tx[BufferSize] =            {    0x51,0x52,0x53,0x54,0x55,0x56,0x57,0x58,    0x59,0x5A,0x5B,0x5C,0x5D,0x5E,0x5F,0x60,    0x61,0x62,0x63,0x64,0x65,0x66,0x67,0x68,    0x69,0x6A,0x6B,0x6C,0x6D,0x6E,0x6F,0x70};u8 SPI1_Buffer_Rx[BufferSize] = {0xFF};u8 SPI2_Buffer_Rx[BufferSize] = {0xFF};u8 Tx_Counter = 0;u8 Rx_Counter = 0;int main(void){	  	u8 k=0;	Rcc_Init(9); 			 			  //系统时钟设置	Usart1_Init(72,9600);	Nvic_Init(1,0,SPI1_IRQChannel,4);	  //设置抢占优先级为1，响应优先级为0，中断分组为4	Nvic_Init(1,1,SPI2_IRQChannel,4);	  //设置抢占优先级为1，响应优先级为1，中断分组为4	Gpio_Init();	Spi_Init(SPI1);	Spi_Init(SPI2); 	while(Tx_Counter < BufferSize)	{			Spi_Write(SPI2,SPI2_Buffer_Tx[Tx_Counter]);			//必须先将从设备数据写入数据寄存器，等待时钟同步		Spi_Write(SPI1,SPI1_Buffer_Tx[Tx_Counter]);	  		//主设备将数据写入数据寄存器，触发同步时钟，让主从数据寄存器由此时钟发送				SPI2_Buffer_Rx[Rx_Counter] = Spi_Read(SPI2);		SPI1_Buffer_Rx[Rx_Counter] = Spi_Read(SPI1);		    Tx_Counter++;		Rx_Counter++;	}		printf("\r\n The SPI1 has sended data below : \r\n");	while(k<BufferSize)	{		printf(" %0.2d \r ",SPI1_Buffer_Tx[k]);		k++;	}	printf("\r\n The SPI2 has received data below : \r\n");	k=0;	while(k<BufferSize)	{		printf(" %0.2d \r ",SPI2_Buffer_Rx[k]);		k++;	}	k=0;	printf("\r\n The SPI2 has sended data below : \r\n");									  	while(k<BufferSize)	{		printf(" %0.2d \r ",SPI2_Buffer_Tx[k]);		k++;	}	printf("\r\n The SPI1 has received data below : \r\n");	k=0;	while(k<BufferSize)	{		printf(" %0.2d \r ",SPI1_Buffer_Rx[k]);		k++;	}  		while(1);		}void Gpio_Init(void){	RCC->APB2ENR |= 1<<2;    		//使能PORTA时钟 		RCC->APB2ENR |= 1<<3;    		//使能PORTB时钟; 		//SPI1 I/O设置	GPIOA->CRL &= 0x000FFFFF; 		//PA 5,6,7 复用  	GPIOA->CRL |= 0xBBB00000;	//SPI2 I/O设置	GPIOB->CRH &= 0x000FFFFF; 		//PB 13,14,15 复用  	GPIOB->CRH |= 0xBBB00000;		//USART1 串口I/O设置	GPIOA -> CRH &= 0xFFFFF00F;   	//设置USART1 的Tx(PA.9)为第二功能推挽，50MHz；Rx(PA.10)为浮空输入	GPIOA -> CRH |= 0x000008B0;	  } 

User/stm32f10x_it.c

#include "stm32f10x_it.h"#include "system.h"#include "stdio.h"#define LED1 PAout(4)#define LED2 PAout(5)#define LED3 PAout(6)#define LED4 PAout(7)void SPI1_IRQHandler(){	if(SPI1->SR & 1<<7)		//SPI正忙于通信，或者发送缓冲非空	{		printf("SPI1 is Busy");	}	if(SPI1->SR & 1<<6)		// 出现溢出错误	{		printf("SPI1 is Overrun");	}	if(SPI1->SR & 1<<5)		//出现模式错误	{		printf("SPI1 is Mode fault");	}	if(SPI1->SR & 1<<4)		//收到的CRC值和SPI_RXCRCR寄存器中的值不匹配	{		printf("SPI1 is CRC Error");	}						printf("SPI1 Error");}void SPI2_IRQHandler(){	printf("SPI2 Error");}

Library/src/spi.c

#include "spi.h"//SPI初始化函数//SPI1主机模式，SPI2从机模式，8bit数据格式，时钟空闲保持为低，数据采样从第二个时钟边沿开始，波特率 fPCLK/32//先发送LSB（最低有效位），禁止硬件CRC校验void Spi_Init(SPI_TypeDef * SPIx) {	if(SPIx == SPI1){		RCC -> APB2ENR  |= 1<<12;     //SPI1时钟使能		RCC -> APB2RSTR |= 1<<12;	  //复位SPI1寄存器		RCC -> APB2RSTR &= ~(1<<12);  //复位结束SPI1寄存器		SPIx -> CR1 |= 1<<2;		 //主设备选择   0：配置为从设备   1：配置为主设备		SPIx -> CR1 |= 1<<8;		 //SSI位，要保持主机模式,必须NSS 接到高电平信号		}else if(SPIx == SPI2){		RCC -> APB1ENR  |= 1<<14;     //SPI2时钟使能		RCC -> APB1RSTR |= 1<<14;	  //复位SPI2寄存器		RCC -> APB1RSTR &= ~(1<<14);  //复位结束SPI2寄存器		SPIx -> CR1 |= 0<<2;		 //主设备选择   0：配置为从设备   1：配置为主设备		//SPIx -> CR1 |= 0<<8;		 //SSI位，要保持主机模式,必须NSS 接到高电平信号	}	SPIx -> CR1 |= 0<<10;		 //设置全双工模式  0：全双工(发送和接收)   1：禁止输出(只接收模式)		SPIx -> CR1 |= 0<<11;		 //数据帧格式  0：使用8位数据帧格式进行发送/接收   1：使用16位数据帧格式进行发送/接收   	SPIx -> CR1 |= 1<<7;		 //帧格式  		0：先发送MSB  1：先发送LSB	//配置NSS为GPIO输出口控制从设备片选	SPIx -> CR1 |= 1<<9;		 //软件从设备管理 当此位(SSM)被置位时，NSS引脚上的电平由SSI位的值决定。			SPIx -> CR1 |= 0<<1;		 //配置时钟极性 0： 空闲状态时，SCK保持低电平  1： 空闲状态时，SCK保持高电平	SPIx -> CR1 |= 1<<0;		 //时钟相位     0： 数据采样从第一个时钟边沿开始  1： 数据采样从第二个时钟边沿开始	SPIx -> CR1 |= 4<<3;		 //波特率控制[5:3]  000： fPCLK/2   001： fPCLK/4   010： fPCLK/8  011： fPCLK/16  100： fPCLK/32								 //                 101： fPCLK/64	110： fPCLK/128 111： fPCLK/256	//SPIx -> CR2 |= 1<<7;		 //发送缓冲区空中断使能	//SPIx -> CR2 |= 1<<6;		 //接收缓冲区非空中断使能	SPIx -> CR2 |= 1<<5;		 //错误中断使能	SPIx -> CR1 |= 1<<6;		 //SPI设备使能}void Spi_Write(SPI_TypeDef * SPIx,u8 data){	//while((SPIx->SR&1<<1) == 0);	//等待发送缓冲为空置位	SPIx->DR = data;	Spi_Delay(3);					//必须稍作延时}u8 Spi_Read(SPI_TypeDef * SPIx){	//while((SPIx->SR&1<<0) == 1);	//等待接收缓冲非空置位	return SPIx->DR;}void Spi_Delay(u32 us){    u32 time=100*us/7;         while(--time);    }

Library/inc/spi.h

#include <stm32f10x_lib.h>	void Spi_Init(SPI_TypeDef * SPIx);void Spi_Write(SPI_TypeDef * SPIx,u8 data);u8   Spi_Read(SPI_TypeDef * SPIx);void Spi_Delay(u32 us);

操作库函数

main.c

#include "stm32f10x.h"#include "stdio.h"#include "string.h"#define	 PRINTF_ON  1void RCC_Configuration(void);void GPIO_Configuration(void);void USART_Configuration(void);void SPI_Configuration(void);#define BufferSize 32#define delay() for(i=0;i<200;i++)SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;u8 SPI1_Buffer_Tx[BufferSize] = 			{	0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08, 	0x09,0x0A,0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F,0x10, 	0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,0x17,0x18, 	0x19,0x1A,0x1B,0x1C,0x1D,0x1E,0x1F,0x20};u8 SPI2_Buffer_Tx[BufferSize] = 			{	0x51,0x52,0x53,0x54,0x55,0x56,0x57,0x58,	0x59,0x5A,0x5B,0x5C,0x5D,0x5E,0x5F,0x60,	0x61,0x62,0x63,0x64,0x65,0x66,0x67,0x68,	0x69,0x6A,0x6B,0x6C,0x6D,0x6E,0x6F,0x70};u8 SPI1_Buffer_Rx[BufferSize+1] = {0};u8 SPI2_Buffer_Rx[BufferSize] = {0};u8 Tx_Counter = 0;u8 Rx_Counter = 0;u8 k=0,i=0;int main(void){  	RCC_Configuration();	GPIO_Configuration();	USART_Configuration();	SPI_Configuration();	while(Tx_Counter < BufferSize)	{			SPI_I2S_SendData(SPI2,SPI2_Buffer_Tx[Tx_Counter]);				//必须从机先发送数据		//while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2,SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET);	 //如果spi2 还有发送缓存则等待发送完成		SPI_I2S_SendData(SPI1,SPI1_Buffer_Tx[Tx_Counter]);				while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2,SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);	//没有接收缓存则等待		SPI2_Buffer_Rx[Rx_Counter] = SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);					while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE) ==RESET);				SPI1_Buffer_Rx[Rx_Counter] = SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);		    Tx_Counter++;		Rx_Counter++;	}		printf("\r\n The SPI1 has sended data below : \r\n");	while(k<BufferSize)	{		printf(" %0.2d \r ",SPI1_Buffer_Tx[k]);		k++;	}	printf("\r\n The SPI2 has received data below : \r\n");	k=0;	while(k<BufferSize)	{		printf(" %0.2d \r ",SPI2_Buffer_Rx[k]);		k++;	}	k=0;	printf("\r\n The SPI2 has sended data below : \r\n");	while(k<BufferSize)	{		printf(" %0.2d \r ",SPI2_Buffer_Tx[k]);		k++;	}	printf("\r\n The SPI1 has received data below : \r\n");	k=0;	while(k<BufferSize)	{		printf(" %0.2d \r ",SPI1_Buffer_Rx[k]);		k++;	}	while(1);	}void SPI_Configuration(void){	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB;	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;	SPI_Init(SPI1,&SPI_InitStructure);		SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;	SPI_Init(SPI2,&SPI_InitStructure);	SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);	SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);}void GPIO_Configuration(void){	GPIO_InitTypeDef	GPIO_InitStructure; 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;			  	GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);   	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;		  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	  	GPIO_Init(GPIOB , &GPIO_InitStructure);   	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;			  	GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure); 	  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;  	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;			  	GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure); }void RCC_Configuration(void){	/* 定义枚举类型变量 HSEStartUpStatus */	ErrorStatus HSEStartUpStatus;  	/* 复位系统时钟设置*/  	RCC_DeInit();  	/* 开启HSE*/  	RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);  	/* 等待HSE起振并稳定*/  	HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();	/* 判断HSE起是否振成功，是则进入if()内部 */  	if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)  	{    	/* 选择HCLK（AHB）时钟源为SYSCLK 1分频 */    	RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);     	/* 选择PCLK2时钟源为 HCLK（AHB） 1分频 */    	RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);     	/* 选择PCLK1时钟源为 HCLK（AHB） 2分频 */    	RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);    	/* 设置FLASH延时周期数为2 */    	FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);    	/* 使能FLASH预取缓存 */    	FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);    	/* 选择锁相环（PLL）时钟源为HSE 1分频，倍频数为9，则PLL输出频率为 8MHz * 9 = 72MHz */    	RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);    	/* 使能PLL */     	RCC_PLLCmd(ENABLE);    	/* 等待PLL输出稳定 */    	while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);    	/* 选择SYSCLK时钟源为PLL */    	RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);    	/* 等待PLL成为SYSCLK时钟源 */    	while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);  	}   	/* 打开APB2总线上的GPIOA时钟*/  	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);	//RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2,ENABLE);	//RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR|RCC_APB1Periph_BKP|RCC_APB1Periph_WWDG, ENABLE);		} void USART_Configuration(void){	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;	USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;	USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable;	USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low;	USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge;                                                                                                                                                      	USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable;	USART_ClockInit(USART1 , &USART_ClockInitStructure);	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure); 	USART_Cmd(USART1,ENABLE);}#if	 PRINTF_ONint fputc(int ch,FILE *f){	USART_SendData(USART1,(u8) ch);	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) == RESET);	return ch;}#endif