STM32入门指南：SPI通信详解

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常用的串行通信协议，用于实现芯片之间的通信。在本教程中，我们将介绍如何使用STM32微控制器进行SPI通信。

1. 硬件准备

首先，我们需要准备一些硬件设备来进行SPI通信。我们将使用一块STM32开发板和一个外部设备（比如一个SPI显示屏或一个SPI传感器）。

1.1 硬件接线

接下来，我们需要将STM32开发板与外部设备进行连接。具体的接线方式取决于你使用的外部设备。一般来说，SPI通信需要连接以下几个引脚：

确保正确连接了这几个引脚，并注意使用合适的电平转换电路，以便正确匹配STM32和外部设备的电平。

2. STM32 SPI配置

在开始使用SPI通信之前，我们需要进行一些配置，以使STM32正确地设置SPI硬件。

2.1 SPI引脚配置

首先，我们需要将STM32的引脚配置为SPI模式。我们可以使用STM32的CubeMX软件进行引脚配置。打开CubeMX软件，选择适当的STM32型号，然后选择SPI接口。在配置选项中，选择要使用的引脚并将其设置为SPI模式。

2.2 SPI模块初始化

接下来，我们需要在STM32的代码中初始化SPI模块。在代码中，我们需要包含相应的头文件，并定义SPI的初始化参数。

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "stm32f4xx_hal_spi.h"

SPI_HandleTypeDef hspi;

void SPI_Init()
{
  hspi.Instance = SPI1; // 这里使用了SPI1
  hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; // 设置SPI为主机模式
  hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; // 设置SPI为全双工模式
  hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; // 设置数据大小为8位
  hspi.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // 设置时钟极性为低电平空闲
  hspi.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; // 设置时钟相位为第一边沿
  hspi.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; // 使用软件控制片选信号
  hspi.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256; // 设置波特率预分频器为256
  hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; // 设置数据传输的最高位先传输
  hspi.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; // 不使用TI模式
  hspi.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; // 关闭CRC校验

  if (HAL_SPI_Init(&hspi) != HAL_OK)
  {
    // 初始化错误处理
    Error_Handler();
  }
}

这段代码中，我们首先定义了一个全局变量hspi，用于存储SPI的句柄。然后，我们在SPI_Init()函数中对hspi进行初始化。在初始化过程中，我们设置了SPI的各种参数，比如模式、数据大小、时钟极性等。

2.3 SPI片选控制

SPI通信中，从机设备需要通过片选信号来选择进行通信的从机。在主机STM32中，我们可以使用一个GPIO引脚来控制片选信号。

#define SPI_SS_PIN GPIO_PIN_4 // 这里使用了GPIOE的引脚4作为片选信号
#define SPI_SS_PORT GPIOE

void SPI_SelectSlave()
{
  HAL_GPIO_WritePin(SPI_SS_PORT, SPI_SS_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 片选信号拉低，选中从机
}

void SPI_DeselectSlave()
{
  HAL_GPIO_WritePin(SPI_SS_PORT, SPI_SS_PIN, GPIO_PIN_SET); // 片选信号拉高，取消选中从机
}

上述代码中，我们定义了一个GPIO引脚用于片选信号控制，并实现了两个函数SPI_SelectSlave()和SPI_DeselectSlave()，用于选择和取消选择从机。

3. SPI数据传输

在设置好SPI模块并选择从机之后，我们就可以进行数据传输了。在SPI通信中，数据是以字节为单位进行传输的。

3.1 发送数据

要发送数据，我们可以使用HAL库提供的HAL_SPI_Transmit()函数。以下代码示例演示了如何发送一个字节的数据。

uint8_t data = 0x55; // 要发送的数据

void SPI_SendData(uint8_t* pData, uint16_t size)
{
  HAL_SPI_Transmit(&hspi, pData, size, HAL_MAX_DELAY); // 通过SPI发送数据
}

void main()
{
  SPI_Init(); // 初始化SPI模块
  SPI_SelectSlave(); // 选择从机

  SPI_SendData(&data, 1); // 发送一个字节的数据

  SPI_DeselectSlave(); // 取消选择从机
}

在上述代码中，我们首先定义了一个要发送的数据字节data，然后在main()函数中调用SPI_SendData()函数发送数据。

3.2 接收数据

要接收数据，我们可以使用HAL库提供的HAL_SPI_Receive()函数。以下代码示例演示了如何接收一个字节的数据。

uint8_t receivedData; // 用于存储接收到的数据

void SPI_ReceiveData(uint8_t* pData, uint16_t size)
{
  HAL_SPI_Receive(&hspi, pData, size, HAL_MAX_DELAY); // 通过SPI接收数据
}

void main()
{
  SPI_Init(); // 初始化SPI模块
  SPI_SelectSlave(); // 选择从机

  SPI_ReceiveData(&receivedData, 1); // 接收一个字节的数据

  SPI_DeselectSlave(); // 取消选择从机
}

在上述代码中，我们定义了一个变量receivedData用于存储接收到的数据。然后在main()函数中调用SPI_ReceiveData()函数接收数据。

4. SPI中断方式

除了使用轮询方式进行数据传输之外，我们还可以使用中断方式进行SPI通信。在中断方式下，当SPI硬件完成数据传输时，会触发中断，并执行相应的中断服务例程。

4.1 SPI中断配置

要使用中断方式进行SPI通信，我们需要进行一些中断配置。首先，我们需要使能SPI中断，并编写相应的中断服务例程。

void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* hspi)
{
  // 使能SPI中断
  HAL_NVIC_SetPriority(SPI1_IRQn, 0, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(SPI1_IRQn);
}

void SPI1_IRQHandler(void)
{
  HAL_SPI_IRQHandler(&hspi); // 处理SPI中断
}

上述代码中，我们在HAL_SPI_MspInit()函数中使能了SPI中断，并指定了中断优先级。然后，在SPI1_IRQHandler()函数中调用了HAL_SPI_IRQHandler()函数来处理SPI中断。

4.2 SPI中断数据传输

使用中断方式进行SPI通信时，我们可以使用HAL库提供的HAL_SPI_Transmit_IT()和HAL_SPI_Receive_IT()函数来发送和接收数据。以下代码示例演示了如何使用中断方式进行SPI数据传输。

uint8_t data = 0x55; // 要发送的数据
uint8_t receivedData; // 用于存储接收到的数据

void SPI_SendData_IT(uint8_t* pData, uint16_t size)
{
  HAL_SPI_Transmit_IT(&hspi, pData, size); // 通过SPI中断方式发送数据
}

void SPI

作者：无敌暴龙战士-