当前位置：物联沃-IOTWORD物联网 > 技术教程 > STM32 SPI标准库函数详解
代码收藏家代码收藏家 技术教程

STM32 SPI标准库函数详解

一、初始化时钟和GPIO

        SPI作为外设，必须使能对应的时钟才能正常运转，而SPI挂载在APB2总线上，因此使能RCC_APB2Periph_SPI1总线的时钟。SPI还需要使用GPIO接口（MOSI、MISO、NSS、SCK）来完成与主机/从机的通信，因此也必须使能对应的GPIOA的时钟。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;//PA5 SCK;PA6 MISO;PA7 MOSI
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //开的最大速度
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

         本文主要讲解SPI部分，不再赘述GPIO初始化。

二、初始化SPI

2.1 SPI各个寄存器

0bdec67d6224439da1167d15543ef79f.png

        以SPI1为例，它也包含以上9个寄存器。根据图中寄存器组成，可以使用C语言构建SPI的结构体，如下所示。上图中Reserved为未被利用的空间，虽没有实际意义，但的确占用了两字节空间，因此在将SPI1内存反序列化变成结构体时，必须定义两字节空间来占位。

typedef struct
{
    uint16_t CR1;
    uint16_t RESERVED0;//未被利用的空间
    uint16_t CR2;
    uint16_t RESERVED1;
    uint16_t SR;
    uint16_t RESERVED2;
    uint16_t DR;
    uint16_t RESERVED3;
    uint16_t CRCPR;
    uint16_t RESERVED4;
    uint16_t RXCRCR;
    uint16_t RESERVED5;
    uint16_t TXCRCR;
    uint16_t RESERVED6;
    uint16_t I2SCFGR;
    uint16_t RESERVED7; 
    uint16_t I2SPR;
    uint16_t RESERVED8;
}MySPI_TypeDef;

2.2 SPI CR1寄存器

fb5603e2591b40ce92401b508326ea30.png

c7b8b69841b142bf99e7d24728f40336.png        上图为SPI CR1的十六位功能，这是包含SPI基本功能最多的一个寄存器，我们可以选择它的发送方向、帧格式、数据大小等等。下面是对源码的解析，这里对数据每一位功能不再赘述，细节自行翻看数据手册。

//MySPI_InitTypeDef结构体用于SPI初始化
typedef struct
{
    uint16_t Direction;//SPI传输方向
    uint16_t DataSize;//数据大小
    uint16_t SPIEN;//SPI使能状态
    uint16_t SendOrder;//SPI帧格式发送顺序
    uint16_t CRCEN;//CRC使能
    uint16_t CRCNEXT;//CRC下一次是否传输
    uint16_t SSM;//软件从器件管理
    uint16_t SSI;//内部从器件选择
    uint16_t BoudConrtol;//波特率控制分频
    uint16_t Mode;//主模式选择
    uint16_t CPOL;//时钟极性
    uint16_t CPHA;//时钟相位
}MySPI_InitTypeDef;

        首先你需要明确所需SPI的基本功能是什么，再根据所需功能确定CR1寄存器的基本参数，根据收据手册建立SPI初始化结构体 MySPI_InitTypeDef ，接下来将初始化结构体实例化并填入相关参数。

    MySPI_InitTypeDef MySPI_InitStructure;
    MySPI_InitStructure.Direction = MYSPI_DoubleLines_FullDuplex;
    MySPI_InitStructure.DataSize = MYSPI_DATASIZE_16BIT;
    //MySPI_InitStructure.SPIEN等待初始条件配置完成之后再使能   
    MySPI_InitStructure.SendOrder = MYSPI_SendFirst_MSB;
    MySPI_InitStructure.CRCEN = MYSPI_CRC_ENBLE;//TODO：这里需要使能吗
    //MySPI_InitStructure.CRCNEXT在发送的时候再修改状态
    MySPI_InitStructure.SSM = MYSPI_SSM_ENABLE;
    MySPI_InitStructure.SSI = MYSPI_SSI_High;//在选择从设备的时候对SSI再进行修改
    MySPI_InitStructure.BoudConrtol = MYSPI_BAUD_FPCLK_256;
    MySPI_InitStructure.Mode = MYSPI_MODE_MASTER;
    MySPI_InitStructure.CPOL = MYSPI_CPOL_Low;
    MySPI_InitStructure.CPHA = MYSPI_CPHA_1Edge;

        参数确定之后，我们进行将初始化结构体的参数写入CR1寄存器并使能SPI。

    MySPI_Init(MYSPI1, MySPI_InitStructure);
    SPI1->CR1 |= MYSPI_ENABLE;//使能SPI1
#define CR1_MASK 0x3040 //只保留13、12、6位的数据，CRC和SPI使能部分
#define MYSPI_CRCPolynomial 0x07

void MySPI_Init(MySPI_TypeDef *SPIx , MySPI_InitTypeDef MySPI_InitStructure)
{
    //判断各个参数是否在选择范围内
    assert_param(IS_MYSPI_Direction(MySPI_InitStructure.Direction));
    assert_param(IS_MYSPI_DataSize(MySPI_InitStructure.DataSize));
    assert_param(IS_MYSPI_SendOrder(MySPI_InitStructure.SendOrder));
    assert_param(IS_MYSPI_CRCEN(MySPI_InitStructure.CRCEN));
    assert_param(IS_MYSPI_SSM(MySPI_InitStructure.SSM));
    assert_param(IS_MYSPI_SSI(MySPI_InitStructure.SSI));
    assert_param(IS_MYSPI_BoudConrtol(MySPI_InitStructure.BoudConrtol));
    assert_param(IS_MYSPI_Mode(MySPI_InitStructure.Mode));
    assert_param(IS_MYSPI_CPOL(MySPI_InitStructure.CPOL));
    assert_param(IS_MYSPI_CPHA(MySPI_InitStructure.CPHA));

    
    //将SPI初始化的配置写入CR1寄存器
    uint16_t temp_cr1 = SPI1->CR1;
    //利用掩码清除CR1相关位的数值
    temp_cr1 &= CR1_MASK;
    temp_cr1 |= (uint16_t)(MySPI_InitStructure.BoudConrtol | MySPI_InitStructure.CPHA |
                MySPI_InitStructure.CPOL | MySPI_InitStructure.DataSize |
                MySPI_InitStructure.Direction | MySPI_InitStructure.Mode |
                MySPI_InitStructure.SendOrder | MySPI_InitStructure.SSI |
                MySPI_InitStructure.SSM);
    SPI1->CR1 = temp_cr1;

//研究SPI其他寄存器用途：
//I2SCFGR：选择I2S和SPI模式，位11为0选择SPI模式，为1选择I2S模式
  /* Activate the SPI mode (Reset I2SMOD bit in I2SCFGR register) */
  SPIx->I2SCFGR &= SPI_Mode_Select;		

/*---------------------------- SPIx CRCPOLY Configuration --------------------*/
  /* Write to SPIx CRCPOLY */
//CRCPR：此寄存器包含用于 CRC 计算的多项式
  SPIx->CRCPR = MYSPI_CRCPolynomial; //CRC用来校验的生成多项式
}

        现在我们来研读SPI初始化函数

  1. assert_param函数用来判断传入参数是否符合规范，是否在限定条件内。
  2. temp_cr1 &= CR1_MASK;用来清除相关位的数据，以防之前的条件影响到本次SPI传输。                            
  3. CR1_MASK 为 0x3040 即 0011000001000000  只保留13、12、6位的数据，CRC和SPI使能部分的数据。

  4. MySPI_InitStructure.BoudConrtol | MySPI_InitStructure.CPHA等等  使用位或运算符将所有的参数计算得到16为数据即为CR1寄存器的数据。

  5. I2SCFGR寄存器可选择SPI模式和I2S模式，这里选择SPI模式

  6. CRCPR寄存器选择生成多项式0x07,多项式表示为 eq?x%5E%7B2%7D+x%5E%7B%7D+1%3D0，这里多项式可以有很多种情况。

         在初始化SPI功能并使能之后，开始进行数据的发送。要进行数据的发送，我们首先要知道DR寄存器的发送缓冲区为空，上一次的数据才完成发送，本次数据才能被写入。相反的，在接收的情况下，只有DR寄存器的接收缓冲区不为空，程序才可以读取接收缓存区的数据。

        那么如何判断发送缓存区和接收缓存区的是否为空的状态呢？我们使用SPI SR状态寄存器来判断，SR寄存器位0判断接收缓存区非空，位1判断发送寄存器缓存区为空。

ca188d47167f4b2898e385ae5c0d9b45.png

dc17e96036b84c688c6006735279ead0.png

MySPI_SendAndRead(SPI1, 0xff);

//发送缓冲区为空
#define Transmit_Buffer_Empty 0x10

//接收缓冲区非空
#define Receive_Buffer_Not_Empty 0x01

//通过SPI发送和接收数据
uint16_t MySPI_SendAndRead(MySPI_TypeDef* SPIx, uint16_t MySPIdata)
{
  uint8_t temp = 0;
  //等待SPI发送完成，即SPI发送缓冲区清零
  //当SR寄存器没有将数据发送出去，SR还是0x00，SR不为空，按位与运算结果为0x00
  //当SR寄存器将数据全部发送出去后,SR寄存器发送缓存区清零，可以进行发送操作了，SR变成0x10,按位与运算结果为0x10
  while((SPIx->SR & Transmit_Buffer_Empty) == RESET)
  {
      temp++;
      if(temp > 200)
      return 0;//错误机制
  }
  SPIx->DR = MySPIdata;
  temp = 0;
  //SR接收缓存区有数据了，可以进行接收了
  while((SPIx->SR & Receive_Buffer_Not_Empty) == RESET)
  {
      temp++;
      if(temp > 200);
      return 0;//错误机制
  }
  return SPIx->DR;//返回接收的数据
}

        最后的最后，让我们来讲解为什么在SPI使能完成后要先发送 0xFF 的数据？

        在SPI（Serial Peripheral Interface）双线传输模式中，经常需要采取一种称为“虚拟发送以接收”（dummy transmit to receive）的策略。这是因为在许多SPI从设备的设计中，接收数据的过程是由主设备发送一个时钟信号和一个（可能是无意义的）数据字节来触发的。因此我们只有先发送一个数据，才能接收到从设备的数据。

        发送这个无意义的数据字节（如0xFF或其他任意值）主要是为了满足从设备的通信协议要求，以确保它能够开始发送回数据给主设备。由于主设备的主要目标是接收数据，因此发送的数据内容并不重要，只要它不会干扰通信过程即可。

作者：HairyCrabs6

物联沃分享整理
物联沃-IOTWORD物联网 » STM32 SPI标准库函数详解

代码收藏家 普通

分享到：

相关推荐

发表回复