STM32 SPI回顾

目录

1. 什么是SPI
2. STM32中的SPI工作原理
3. STM32 SPI的配置
   • 硬件连接
   • 软件配置
4. SPI通信流程
5. 案例分析
   • 案例1：与SD卡的通信
   • 案例2：与传感器的通信
   • 案例3：与显示屏的通信
6. 常见问题与解决方案
7. 总结与展望

什么是SPI

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，广泛用于微控制器与外部设备之间的数据传输。它采用主从架构，通常由一个主设备和一个或多个从设备组成。SPI的主要特点包括：

• 高速度：SPI能达到较高的传输速度，适合高速数据传输的场合。
• 全双工通信：数据可以在同一时间双向传输。
• 简单的硬件连接：只需要几个引脚（SCK、MOSI、MISO、SS）。

STM32中的SPI工作原理

STM32系列微控制器内置了SPI硬件模块，使得SPI通信变得更加简单。STM32的SPI模块支持多种工作模式，包括主模式和从模式，可以根据应用需求进行配置。

• 主模式：主设备生成时钟信号，并控制数据传输。
• 从模式：从设备响应主设备的时钟信号，进行数据传输。

SPI信号线

1. SCK: 时钟线，由主设备生成。
2. MOSI: 主输出从输入线，主设备发送数据到从设备。
3. MISO: 主输入从输出线，从设备发送数据到主设备。
4. SS: 从选择线，用于选择特定的从设备。

STM32 SPI的配置

硬件连接

在进行SPI通信之前，需要完成硬件连接。以下是一般的硬件连接示例：

• 将STM32的SCK连接到从设备的SCK。
• 将STM32的MOSI连接到从设备的MOSI。
• 将STM32的MISO连接到从设备的MISO。
• 将STM32的SS连接到从设备的CS（Chip Select）。

软件配置

使用STM32的HAL库进行SPI的配置非常方便。下面是配置步骤：

1. 初始化SPI:

   cCopy Code
   SPI_HandleTypeDef hspi1;
   
   void MX_SPI1_Init(void) {
       hspi1.Instance = SPI1;
       hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
       hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
       hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
       hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
       hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
       hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
       hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;
       hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
       hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
       hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
       hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
       HAL_SPI_Init(&hspi1);
   }
   

2. 发送数据:

   cCopy Code
   uint8_t data[] = {0x01, 0x02, 0x03};
   HAL_SPI_Transmit(&hspi1, data, sizeof(data), HAL_MAX_DELAY);
   

3. 接收数据:

   cCopy Code
   uint8_t receivedData[3];
   HAL_SPI_Receive(&hspi1, receivedData, sizeof(receivedData), HAL_MAX_DELAY);
   

SPI通信流程

SPI通信一般遵循以下流程：

1. 选择从设备：通过拉低SS线来选择特定的从设备。
2. 发送数据：主设备通过MOSI线发送数据，同时从设备通过MISO线准备接收数据。
3. 接收数据：主设备在发送数据的同时，从设备也可以发送数据。
4. 结束通信：通过拉高SS线来结束与从设备的通信。

案例分析

案例1：与SD卡的通信

SD卡是一种常见的存储设备，可以通过SPI接口与STM32进行通信。下面是该案例的具体实现步骤。

硬件连接

• STM32 SCK -> SD卡 SCK
• STM32 MOSI -> SD卡 MOSI
• STM32 MISO -> SD卡 MISO
• STM32 CS -> SD卡 CS

软件实现

1. 初始化SD卡：

   cCopy Code
   void SDCard_Init(void) {
       // 发送CMD0以重置SD卡
       uint8_t cmd[6] = {0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x95};
       HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, sizeof(cmd), HAL_MAX_DELAY);
   }
   

2. 读取数据：

   cCopy Code
   void Read_SDCard(uint32_t sector, uint8_t* buffer) {
       // 发送CMD17以读取指定扇区的内容
       uint8_t cmd[6] = {0x51, (sector >> 24) & 0xFF, (sector >> 16) & 0xFF, (sector >> 8) & 0xFF, sector & 0xFF, 0xFF};
       HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, sizeof(cmd), HAL_MAX_DELAY);
       // 等待SD卡发送数据
       HAL_SPI_Receive(&hspi1, buffer, 512, HAL_MAX_DELAY);  // 读取512字节的数据
   }
   

案例2：与传感器的通信

许多传感器（如温度传感器、加速度计等）都支持SPI通信。在本案例中，我们将介绍如何与一个典型的SPI温度传感器进行通信。

硬件连接

• STM32 SCK -> 温度传感器 SCK
• STM32 MOSI -> 温度传感器 MOSI
• STM32 MISO -> 温度传感器 MISO
• STM32 CS -> 温度传感器 CS

软件实现

1. 初始化传感器：

   cCopy Code
   void TempSensor_Init(void) {
       uint8_t config[2] = {0x01, 0x60}; // 配置寄存器
       HAL_SPI_Transmit(&hspi1, config, sizeof(config), HAL_MAX_DELAY);
   }
   

2. 读取温度：

   cCopy Code
   float Read_Temperature(void) {
       uint8_t cmd[1] = {0x00}; // 读取温度的命令
       uint8_t tempData[2];
       HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, sizeof(cmd), HAL_MAX_DELAY);
       HAL_SPI_Receive(&hspi1, tempData, sizeof(tempData), HAL_MAX_DELAY);
       // 处理接收到的数据，将其转换为温度值
       return ((tempData[0] << 8) | tempData[1]) * 0.1; // 假设每个单位代表0.1度
   }
   

案例3：与显示屏的通信

在嵌入式系统中，许多显示屏（如OLED、TFT等）也支持SPI通信。本案例将展示如何与一个SPI OLED显示屏进行通信。

硬件连接

• STM32 SCK -> OLED SCK
• STM32 MOSI -> OLED MOSI
• STM32 MISO -> OLED MISO（如果有）
• STM32 CS -> OLED CS

软件实现

1. 初始化OLED显示屏：

   cCopy Code
   void OLED_Init(void) {
       uint8_t initCommands[] = {0xAE, 0xD5, 0x80, 0xA8, 0x3F}; // 一系列初始化命令
       HAL_SPI_Transmit(&hspi1, initCommands, sizeof(initCommands), HAL_MAX_DELAY);
   }
   

2. 显示字符：

   cCopy Code
   void OLED_DisplayChar(char c) {
       uint8_t charData[8]; // 假设字符数据占用8字节
       // 获取字符的点阵数据
       GetCharData(c, charData);
       HAL_SPI_Transmit(&hspi1, charData, sizeof(charData), HAL_MAX_DELAY);
   }
   

常见问题与解决方案

1. 数据传输不稳定

解决方案:

• 检查信号线连接是否牢固，特别是SS线。
• 确保时钟频率设置合理，过高可能导致通信不稳定。

2. 接收数据错误

解决方案:

• 确保MISO和MOSI线没有接错。
• 检查SPI模式（CPOL和CPHA）是否与从设备匹配。

3. 初始化失败

解决方案:

• 仔细检查初始化命令是否正确。
• 检查电源供应是否正常，确保从设备处于工作状态。

总结与展望

STM32的SPI接口提供了灵活且高效的串行通信方式，适用于多种嵌入式应用。在未来，随着物联网和智能设备的普及，SPI的应用场景将更加广泛。通过不断探索和实践，开发者可以更好地利用SPI技术实现各种创新功能。希望本文对您理解和使用STM32 SPI有帮助！

以上为STM32 SPI的基本回顾及案例分析。若需深入探讨某一方面，请告知！