STM32 SPI通信原理及编程步骤
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SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能SPI外设
SPI2_ReadWriteByte(0xff);//启动传输
} //SPI 速度设置函数 //SpeedSet: //SPI_BaudRatePrescaler_2 2分频 //SPI_BaudRatePrescaler_8 8分频 //SPI_BaudRatePrescaler_16 16分频 //SPI_BaudRatePrescaler_256 256分频
uint16_t SPI_Direction; uint16_t SPI_Mode; uint16_t SPI_DataSize; uint16_t SPI_CPOL; uint16_t SPI_CPHA; uint16_t SPI_NSS; uint16_t SPI_BaudRatePrescaler; uint16_t SPI_FirstBit; uint16_t SPI_CRCPolynomial; }SPI_InitTypeDef;
数据时钟时序图
STM32 的 SPI 功能很强大， SPI 时钟最多可以到 18Mhz，支持 DMA，可以配置为 SPI 协议或者 I2S 协议（仅大容量型号支持，战舰 STM32 开发板是支持的）。
二、库函数讲解
SPI 相关的库函数和定义分布在文件 stm32f10x_spi.c 以及头文件 stm32f10x_spi.h 中。 STM32 的主模式配置步骤如下：
STM32 SPI通信原理及编程步骤
一、简介
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线。 SPI 接口一般使用 4 条线通信：
MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。 MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。 SCLK 时钟信号，由主设备产生。 CS 从设备片选信号，由主设备控制。
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15); //PB13/14/15上拉
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工 SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //设置SPI工作模式:设置为主SPI SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; //串行同步时钟的空闲状态为高电平 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC值计算的多项式 SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
关于管脚的配置，参考下表：
#include "spi.h"
void SPI2_Init(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB时钟使能 RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2时钟使能
void SPI2_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler) {
assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler)); SPI2->CR1&=0XFFC7; SPI2->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler; //设置SPI2速度 SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);
初始化的范例格式为： SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //双线双向全双工 SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPI SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 发送接收 8 位帧结构 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//第二个跳变沿数据被采样 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频 256 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式
SPI 主要特点有： 可以同时发出和接收串行数据； 可以当作主机或从机工作； 提供频率可 编程时钟； 发送结束中断标志； 写冲突保护； 总线竞争保护等。
SPI 总线四种工作方式 SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（ CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果 CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时 钟相位（ CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据 被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。 SPI 主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一 致。
SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器 3） 使能 SPI2 初始化完成之后接下来是要使能 SPI2 通信了， 在使能 SPI2 之后，我们就可以开始 SPI 通讯了。 使能 SPI2 的方法是： SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能 SPI 外设 4） SPI 传输数据 通信接口当然需要有发送数据和接受数据的函数，固件库提供的发送数据函数原型为： void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)； 这个函数很好理解，往 SPIx 数据寄存器百度文库入数据 Data，从而实现发送。 固件库提供的接受数据函数原型为： uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx) ； 这个函数也不难理解，从 SPIx 数据寄存器读出接受到的数据。 5） 查看 SPI 传输状态 在 SPI 传输过程中，我们经常要判断数据是否传输完成，发送区是否为空等等状态，这是通过函数 SPI_I2S_GetFlagStatus 实现的，这个函数很 简单就不详细讲解，判断发送是否完成的方法是： SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE)；
1） 配置相关引脚的复用功能，使能 SPI2 时钟 我们要用 SPI2，第一步就要使能 SPI2 的时钟。其次要设置 SPI2 的相关引脚为复用输出，这样才会连接到 SPI2 上否则这些 IO 口还是默认的状 态，也就是标准输入输出口。这里我们使用的是 PB13、 14、 15 这 3 个（ SCK.、 MISO、 MOSI， CS 使用软件管理方式），所以设置这三个为 复用 IO。 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB 时钟使能 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2 时钟使能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 GPIOB 2） 初始化 SPI2,设置 SPI2 工作模式 接下来我们要初始化 SPI2,设置 SPI2 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI2 的时钟频率（最大 18Mhz），以及数据的格式（ MSB 在前还是LSB 在前）。 这在库函数中是通过 SPI_Init 函数来实现的。void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct)；跟其他外设初始化一样，第一个参数是 SPI 标号，这里我们是使用的 SPI2。 下面我们来看看第二个参数结构 体类型 SPI_InitTypeDef 的定义： typedef struct {
从图中可以看出， 主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的 SPI 串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。寄存器通过 MOSI 信 号线将字节传送给从机，从机也将自己的移位寄存器中的内容通过 MISO 信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写 操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引 发从机的传输。
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB
SPI2_ReadWriteByte(0xff);//启动传输
} //SPI 速度设置函数 //SpeedSet: //SPI_BaudRatePrescaler_2 2分频 //SPI_BaudRatePrescaler_8 8分频 //SPI_BaudRatePrescaler_16 16分频 //SPI_BaudRatePrescaler_256 256分频
uint16_t SPI_Direction; uint16_t SPI_Mode; uint16_t SPI_DataSize; uint16_t SPI_CPOL; uint16_t SPI_CPHA; uint16_t SPI_NSS; uint16_t SPI_BaudRatePrescaler; uint16_t SPI_FirstBit; uint16_t SPI_CRCPolynomial; }SPI_InitTypeDef;
数据时钟时序图
STM32 的 SPI 功能很强大， SPI 时钟最多可以到 18Mhz，支持 DMA，可以配置为 SPI 协议或者 I2S 协议（仅大容量型号支持，战舰 STM32 开发板是支持的）。
二、库函数讲解
SPI 相关的库函数和定义分布在文件 stm32f10x_spi.c 以及头文件 stm32f10x_spi.h 中。 STM32 的主模式配置步骤如下：
STM32 SPI通信原理及编程步骤
一、简介
SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线。 SPI 接口一般使用 4 条线通信：
MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。 MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。 SCLK 时钟信号，由主设备产生。 CS 从设备片选信号，由主设备控制。
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15); //PB13/14/15上拉
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI单向或者双向的数据模式:SPI设置为双线双向全双工 SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //设置SPI工作模式:设置为主SPI SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置SPI的数据大小:SPI发送接收8位帧结构 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; //串行同步时钟的空闲状态为高电平 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS信号由硬件（NSS管脚）还是软件（使用SSI位）管理:内部NSS信号有SSI位控制 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //定义波特率预分频的值:波特率预分频值为256 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //指定数据传输从MSB位还是LSB位开始:数据传输从MSB位开始 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC值计算的多项式 SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据SPI_InitStruct中指定的参数初始化外设SPIx寄存器
关于管脚的配置，参考下表：
#include "spi.h"
void SPI2_Init(void) {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB时钟使能 RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2时钟使能
void SPI2_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler) {
assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler)); SPI2->CR1&=0XFFC7; SPI2->CR1|=SPI_BaudRatePrescaler; //设置SPI2速度 SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);
初始化的范例格式为： SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //双线双向全双工 SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPI SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 发送接收 8 位帧结构 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//第二个跳变沿数据被采样 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频 256 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式
SPI 主要特点有： 可以同时发出和接收串行数据； 可以当作主机或从机工作； 提供频率可 编程时钟； 发送结束中断标志； 写冲突保护； 总线竞争保护等。
SPI 总线四种工作方式 SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（ CPOL）对传输协议没有重大的影响。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果 CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。时 钟相位（ CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据 被采样；如果 CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。 SPI 主模块和与之通信的外设备时钟相位和极性应该一 致。
SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器 3） 使能 SPI2 初始化完成之后接下来是要使能 SPI2 通信了， 在使能 SPI2 之后，我们就可以开始 SPI 通讯了。 使能 SPI2 的方法是： SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能 SPI 外设 4） SPI 传输数据 通信接口当然需要有发送数据和接受数据的函数，固件库提供的发送数据函数原型为： void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)； 这个函数很好理解，往 SPIx 数据寄存器百度文库入数据 Data，从而实现发送。 固件库提供的接受数据函数原型为： uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx) ； 这个函数也不难理解，从 SPIx 数据寄存器读出接受到的数据。 5） 查看 SPI 传输状态 在 SPI 传输过程中，我们经常要判断数据是否传输完成，发送区是否为空等等状态，这是通过函数 SPI_I2S_GetFlagStatus 实现的，这个函数很 简单就不详细讲解，判断发送是否完成的方法是： SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE)；
1） 配置相关引脚的复用功能，使能 SPI2 时钟 我们要用 SPI2，第一步就要使能 SPI2 的时钟。其次要设置 SPI2 的相关引脚为复用输出，这样才会连接到 SPI2 上否则这些 IO 口还是默认的状 态，也就是标准输入输出口。这里我们使用的是 PB13、 14、 15 这 3 个（ SCK.、 MISO、 MOSI， CS 使用软件管理方式），所以设置这三个为 复用 IO。 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB 时钟使能 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2 时钟使能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 GPIOB 2） 初始化 SPI2,设置 SPI2 工作模式 接下来我们要初始化 SPI2,设置 SPI2 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI2 的时钟频率（最大 18Mhz），以及数据的格式（ MSB 在前还是LSB 在前）。 这在库函数中是通过 SPI_Init 函数来实现的。void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct)；跟其他外设初始化一样，第一个参数是 SPI 标号，这里我们是使用的 SPI2。 下面我们来看看第二个参数结构 体类型 SPI_InitTypeDef 的定义： typedef struct {
从图中可以看出， 主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的 SPI 串行寄存器写入一个字节来发起一次传输。寄存器通过 MOSI 信 号线将字节传送给从机，从机也将自己的移位寄存器中的内容通过 MISO 信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写 操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引 发从机的传输。
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB