本文主要介紹STM32的SPI接口、cubeMX軟件配置SPI接口和分析SPI相關(guān)代碼。

STM32之SPI簡介：

SPI協(xié)議【Serial Peripheral Interface】

串行外圍設(shè)備接口，是一種高速全雙工的通信總線。主要用在MCU與FLASHADCLCD等模塊之間的通信。

SPI信號線

SPI 共包含 4 條總線。

SS（Slave Select）：片選信號線，當(dāng)有多個SPI 設(shè)備與 MCU 相連時，每個設(shè)備的這個片選信號線是與 MCU 單獨(dú)的引腳相連的，而其他的 SCK、MOSI、MISO 線則為多個設(shè)備并聯(lián)到相同的 SPI 總線上，低電平有效。

SCK （Serial Clock）：時鐘信號線，由主通信設(shè)備產(chǎn)生，不同的設(shè)備支持的時鐘頻率不一樣，如 STM32 的 SPI 時鐘頻率最大為 f PCLK /2。

MOSI （Master Output Slave Input）：主設(shè)備輸出 / 從設(shè)備輸入引腳。主機(jī)的數(shù)據(jù)從這條信號線輸出，從機(jī)由這條信號線讀入數(shù)據(jù)，即這條線上數(shù)據(jù)的方向?yàn)橹鳈C(jī)到從機(jī)。

MISO（Master Input Slave Output）：主設(shè)備輸入 / 從設(shè)備輸出引腳。主機(jī)從這條信號線讀入數(shù)據(jù)，從機(jī)的數(shù)據(jù)則由這條信號線輸出，即在這條線上數(shù)據(jù)的方向?yàn)閺臋C(jī)到主機(jī)。

其中SCK，MOSI，MISO是接在一起的，NSS分別接到不同的IO管腳控制。主器件要和從器件通信就先拉低對應(yīng)從器件的NSS管腳使能。默認(rèn)狀態(tài)IO1,IO2,IO3全為高電平，當(dāng)主器件和從器件1通信時，拉低IO1管腳使能從器件1。而從器件2,3不使能，不作響應(yīng)。下圖是主器件與多個從器件通信圖。

SPI特性

單次傳輸可選擇為 8 或 16 位。波特率預(yù)分頻系數(shù)(最大為 fPCLK/2) 。時鐘極性(CPOL)和相位(CPHA)可編程設(shè)置。數(shù)據(jù)順序的傳輸順序可進(jìn)行編程選擇，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”。

可觸發(fā)中斷的專用發(fā)送和接收標(biāo)志。可以使用 DMA 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作。下圖是STM32的SPI框架圖。

如上圖，MISO數(shù)據(jù)線接收到的信號經(jīng)移位寄存器處理后把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到接收緩沖區(qū)，然后這個數(shù)據(jù)就可以由我們的軟件從接收緩沖區(qū)讀出了。當(dāng)要發(fā)送數(shù)據(jù)時，我們把數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖區(qū)，硬件將會把它用移位寄存器處理后輸出到 MOSI數(shù)據(jù)線。SCK 的時鐘信號則由波特率發(fā)生器產(chǎn)生，我們可以通過波特率控制位（BR）來控制它輸出的波特率。

控制寄存器 CR1掌管著主控制電路，STM32的 SPI模塊的協(xié)議設(shè)置（時鐘極性、相位等）就是由它來制定的。而控制寄存器 CR2則用于設(shè)置各種中斷使能。

最后為 NSS引腳，這個引腳扮演著 SPI協(xié)議中的SS片選信號線的角色，如果我們把 NSS引腳配置為硬件自動控制，SPI模塊能夠自動判別它能否成為 SPI的主機(jī)，或自動進(jìn)入 SPI從機(jī)模式。但實(shí)際上我們用得更多的是由軟件控制某些 GPIO引腳單獨(dú)作為SS信號，這個 GPIO引腳可以隨便選擇。

SPI時鐘時序

根據(jù)時鐘極性（CPOL）及相位（CPHA）不同，SPI有四種工作模式。

時鐘極性(CPOL)定義了時鐘空閑狀態(tài)電平：

CPOL=0為時鐘空閑時為低電平

CPOL=1為時鐘空閑時為高電平

時鐘相位(CPHA)定義數(shù)據(jù)的采集時間。

CPHA=0:在時鐘的第一個跳變沿（上升沿或下降沿）進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。

CPHA=1:在時鐘的第二個跳變沿（上升沿或下降沿）進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。

CubeMX軟件配置SPI:

下面繼續(xù)介紹cubeMX軟件配置STM32L152的SPI接口方法。

（1）打開軟件，選擇對應(yīng)芯片后，配置好時鐘源；

（2）勾選SPI1為全雙工，硬件NSS關(guān)閉，如下圖：

（3）勾選好后，PA5、PA6、PA7如下圖，在配置PA4為普通io口，gpio_output

（4）SPI1的參數(shù)配置選擇默認(rèn)，如下圖所示

（5）生成代碼，保存即可。

HAL庫的SPI函數(shù)分析：

下面具體分析下生成的SPI函數(shù)和函數(shù)調(diào)用。

SPI_HandleTypeDef hspi1; //SPI結(jié)構(gòu)體類定義，下面看其結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的聲明。

下面分析SPI的初始化函數(shù)：

void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* hspi){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;if(hspi->Instance==SPI1){/* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 0 *//* USER CODE END SPI1_MspInit 0 *//* Peripheral clock enable */__HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();//使能SPI1時鐘/**SPI1 GPIO ConfigurationPA5 ------> SPI1_SCKPA6 ------> SPI1_MISOPA7 ------> SPI1_MOSI*/GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);//配置SPI的數(shù)據(jù)線和時鐘線/* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 1 *//* USER CODE END SPI1_MspInit 1 */} static void MX_SPI1_Init(void){hspi1.Instance = SPI1;hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;//主模式hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;//全雙工hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;//數(shù)據(jù)位為8位hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;//CPOL=0,lowhspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;//CPHA為數(shù)據(jù)線的第一個變化沿hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;//軟件控制NSShspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_2;//2分頻，32M/2=16MHzhspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;//最高位先發(fā)送hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;//TIMODE模式關(guān)閉hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;//CRC關(guān)閉hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;//默認(rèn)值，無效if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)//初始化{_Error_Handler(__FILE__, __LINE__);}}

利用SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)主要調(diào)用以下兩個函數(shù)：

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);//發(fā)送數(shù)據(jù)HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef*hspi,uint8_t*pData,uint16_tSize,uint32_tTimeout);//接收數(shù)據(jù)

原文標(biāo)題：STM32CubeMX-HAL庫的SPI接口使用

文章出處：【微信公眾號：STM32嵌入式開發(fā)】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。