第9章STM32SPI控制器本章講述了STM32SPI控制器，包括STM32的SPI通信原理、STM32F407SPI串行總線的工作原理、SPI的HAL驅(qū)動程序、采用STM32Cube和HAL庫的SPI應(yīng)用實(shí)例。9.1STM32的SPI通信原理實(shí)際生產(chǎn)生活當(dāng)中，有些系統(tǒng)的功能無法完全通過STM32的片上外設(shè)來實(shí)現(xiàn)。例如，16位及以上的A/D轉(zhuǎn)換器、溫／濕度傳感器、大容量EEPROM或Flash、大功率電機(jī)驅(qū)動芯片、無線通信控制芯片等。此時(shí)，只能通過擴(kuò)展特定功能的芯片來實(shí)現(xiàn)這些功能。另外，有的系統(tǒng)需要兩個或者兩個以上的主控器（STM32或FPGA），而這些主控器之間也需要通過適當(dāng)?shù)男酒g通信方式來實(shí)現(xiàn)通信。常見的系統(tǒng)內(nèi)通信方式有并行和串行兩種。并行方式指同一個時(shí)刻，在嵌入式處理器和外圍芯片之間傳遞數(shù)據(jù)有多位；串行方式則是指每個時(shí)刻傳遞的數(shù)據(jù)只有一位，需要通過多次傳遞才能完成一字節(jié)的傳輸。9.1.1SPI串行總線概述串行外設(shè)接口（SerialPeripheralInterface，SPI）是由美國摩托羅拉（Motorola）公司提出的一種高速全雙工串行同步通信接口，首先出現(xiàn)在M68HC系列處理器中，由于其簡單方便，成本低廉，傳輸速度快，因此被其他半導(dǎo)體廠商廣泛使用，從而成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。SPI與USART相比，其數(shù)據(jù)傳輸速度要快得多，因此它被廣泛地應(yīng)用于微控制器與ADC、LCD等設(shè)備的通信，尤其是高速通信的場合。微控制器還可以通過SPI組成一個小型同步網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換，完成較復(fù)雜的工作。作為全雙工同步串行通信接口，SPI采用主／從模式（master/slave），支持一個或多個從設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)主設(shè)備和從設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)通信。SPI具有硬件簡單、成本低廉、易于使用、傳輸數(shù)據(jù)速度快等優(yōu)點(diǎn)，使用于成本敏感或者高速通信的場合。SPI也存在無法檢查糾錯、不具備尋址能力和接收方?jīng)]有應(yīng)答信號等缺點(diǎn)，不適合復(fù)雜或者可靠性要求較高的場合。SPI是同步全雙工串行通信接口。SPI在物理層體現(xiàn)為4條信號線，分別是SCK、MOSI、MISO和SS。（1）SCK（SerialClock），即時(shí)鐘線，由主設(shè)備產(chǎn)生。不同的設(shè)備支持的時(shí)鐘頻率不同。（2）MOSI（MasterOutputSlaveInput），即主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出／從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入線。（3）MISO（MasterInputSlaveOutput），即主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入／從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出線。。（4）SS（SlaveSelect），有時(shí)候也叫CS（ChipSelect），SPI從設(shè)備選擇信號線，當(dāng)有多個SPI從設(shè)備與SPI主設(shè)備相連（即一主多從）時(shí)，SS用來選擇激活指定的從設(shè)備，由SPI主設(shè)備（通常是微控制器）驅(qū)動，低電平有效。當(dāng)只有一個SPI從設(shè)備與SPI主設(shè)備相連（即一主一從）時(shí)，SS并不是必需的。因此，SPI也被稱為三線同步通信接口。除了SCK、MOSI、MISO和SS這4條信號線外，SPI接口還包含一個串行移位寄存器，如圖9-1所示。圖9-1SPI接口組成9.1.2SPI串行總線互連方式SPI互連主要有一主一從和一主多從兩種互連方式。1. 一主一從在一主一從的SPI互連方式下，只有一個SPI主設(shè)備和一個SPI從設(shè)備進(jìn)行通信。這種情況下，只需要分別將主設(shè)備的SCK、MOSI、MISO和從設(shè)備的SCK、MOSI、MISO直接相連，并將主設(shè)備的SS置為高電平，從設(shè)備的SS接地（置為低電平，片選有效，選中該從設(shè)備）即可，如圖9-2所示。圖9-2一主一從的SPI互連2. 一主多從在一主多從的SPI互連方式下，一個SPI主設(shè)備可以和多個SPI從設(shè)備相互通信。這種情況下，所有的SPI設(shè)備（包括主設(shè)備和從設(shè)備）共享時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線，即SCK、MOSI、MISO這3條線，并在主設(shè)備端使用多個GPIO引腳來選擇不同的SPI從設(shè)備，如圖9-3所示。圖9-3一主多從的SPI互連串行外設(shè)接口（SPI）允許芯片與外部設(shè)備以半／全雙工、同步、串行方式通信。此接口可以被配置成主模式，并為外部從設(shè)備提供通信時(shí)鐘（SCK），接口還能以多主的配置方式工作。它可用于多種用途，包括使用一條雙向數(shù)據(jù)線的雙線單工同步傳輸，還可使用CRC校驗(yàn)的可靠通信。9.2STM32F4SPI串行總線的工作原理9.2.1SPI串行總線的特征STM32F407微控制器的小容量產(chǎn)品有1個SPI接口，中等容量產(chǎn)品有2個SPI，大容量產(chǎn)品則有3個SPI。STM32F407微控制器SPI主要具有以下特征：（1）3線全雙工同步傳輸。（2）帶或不帶第三根雙向數(shù)據(jù)線的雙線單工同步傳輸。（3）8或16位傳輸幀格式選擇。（4）主或從操作。（5）支持多主模式。（6）8個主模式波特率預(yù)分頻系數(shù)（最大為fPCLK/2）。（7）從模式頻率（最大為fPCLK/2）。（8）主模式和從模式的快速通信。（9）主模式和從模式下均可以由軟件或硬件進(jìn)行NSS管理：主/從操作模式的動態(tài)改變。（10）可編程的時(shí)鐘極性和相位。（11）可編程的數(shù)據(jù)順序，MSB在前或LSB在前。（12）可觸發(fā)中斷的專用發(fā)送和接收標(biāo)志。（13）SPI總線忙狀態(tài)標(biāo)志。（14）支持可靠通信的硬件CRC。在發(fā)送模式下，CRC值可以被作為最后一個字節(jié)發(fā)送；在全雙工模式下，對接收到的最后一個字節(jié)自動進(jìn)行CRC校驗(yàn)。（15）可觸發(fā)中斷的主模式故障、過載以及CRC錯誤標(biāo)志。（16）支持DMA功能的1字節(jié)發(fā)送和接收緩沖器，產(chǎn)生發(fā)送和接受請求。9.2.2SPI串行總線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)STM32F407微控制器SPI主要由波特率發(fā)生器、收發(fā)控制和數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)移三部分組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9-4所示。波特率發(fā)生器用來產(chǎn)生SPI的SCK時(shí)鐘信號，收發(fā)控制主要由控制寄存器組成，數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)移主要由移位寄存器、接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)等構(gòu)成。圖9-4STM32F407微控制器SPI內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖STM32系列微控制器SPI的功能主要由波特率控制、收發(fā)控制和數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)移3部分構(gòu)成。1. 波特率控制波特率發(fā)生器可產(chǎn)生SPI的SCK時(shí)鐘信號。波特率預(yù)分頻系數(shù)為2、4、8、16、32、64、128或256。通過設(shè)置波特率控制位（BR）可以控制SCK的輸出頻率，從而控制SPI的傳輸速率。2. 收發(fā)控制收發(fā)控制由若干個控制寄存器組成，如SPI控制寄存器SPI_CR1、SPI_CR2和SPI狀態(tài)寄存器SPI_SR等。3. 數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)移如圖9-4的左上部分所示，主要由移位寄存器、接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)等構(gòu)成。9.2.3SPI串行總線時(shí)鐘信號的相位和極性SPI_CR寄存器的CPOL和CPHA位，能夠組合成四種可能的時(shí)序關(guān)系。CPOL（時(shí)鐘極性）位控制在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)時(shí)鐘的空閑狀態(tài)電平，此位對主模式和從模式下的設(shè)備都有效。如果CPOL被清0，SCK引腳在空閑狀態(tài)保持低電平；如果CPOL被置1，SCK引腳在空閑狀態(tài)保持高電平。如圖9-5所示，如果CPHA（時(shí)鐘相位）位被清0，數(shù)據(jù)在SCK時(shí)鐘的奇數(shù)（第1、3、5個···）跳變沿（CPOL位為0時(shí)就是上升沿，CPOL位為1時(shí)就是下降沿）進(jìn)行數(shù)據(jù)位的存取，數(shù)據(jù)在SCK時(shí)鐘偶數(shù)（第2、4、6個···）跳變沿（CPOL位為0時(shí)就是下降沿，CPOL位為1時(shí)就是上升沿）準(zhǔn)備就緒。圖9-5CPHA＝0時(shí)SPI時(shí)序圖如圖9-6所示，如果CPHA（時(shí)鐘相位）位被置1，數(shù)據(jù)在SCK時(shí)鐘的偶數(shù)（第2、4、6個···）跳變沿（CPOL位為0時(shí)就是下降沿，CPOL位為1時(shí)就是上升沿）進(jìn)行數(shù)據(jù)位的存取，數(shù)據(jù)在SCK時(shí)鐘奇數(shù)（第1、3、5個···）跳變沿（CPOL位為0時(shí)就是上升沿，CPOL位為1時(shí)就是下降沿）準(zhǔn)備就緒。圖9-6CPHA＝1時(shí)SPI時(shí)序圖9.2.4STM32的SPI接口配置1.配置SPI為從模式在從模式下，SCK引腳用于接收從主設(shè)備來的串行時(shí)鐘。SPI_CR1寄存器中BR［2:0］的設(shè)置不影響數(shù)據(jù)傳輸速率。SPI從模式的配置步驟如下，（1）設(shè)置DFF位以定義數(shù)據(jù)幀格式為8位或16位。（2）選擇CPOL和CPHA位來定義數(shù)據(jù)傳輸和串行時(shí)鐘之間的相位關(guān)系。為保證正確的數(shù)據(jù)傳輸，從設(shè)備和主設(shè)備的CPOL和CPHA位必須配置成相同的方式。（3）幀格式（SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位定義的“最高位在前”還是“最低位在前”）必須與主設(shè)備相同。（4）在NSS引腳管理硬件模式下，在數(shù)據(jù)幀傳輸過程中，NSS引腳必須為低電平。在NSS軟件模式下，設(shè)置SPI_CR1寄存器中的SSM位并清除SSI位。（5）在SPI_CR1寄存器中，清除MSTR位，設(shè)置SPE位，使相應(yīng)引腳工作于SPI模式下。2. 配置SPI為主模式在主模式時(shí)，MOSI引腳是數(shù)據(jù)輸出，而MISO引腳是數(shù)據(jù)輸入，在SCK引腳產(chǎn)生串行時(shí)鐘。SPI主模式的配置步驟如下：（1）通過SPI_CR1寄存器的BR［2:0］位定義串行時(shí)鐘波特率。（2）選擇CPOL和CPHA位，定義數(shù)據(jù)傳輸和串行時(shí)鐘間的相位關(guān)系。（3）設(shè)置DFF位來定義8位或16位數(shù)據(jù)幀格式。（4）配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定義幀格式。（5）如果需要NSS引腳工作在輸入模式，在硬件模式下，在整個數(shù)據(jù)幀傳輸期間應(yīng)把NSS引腳連接到高電平；在軟件模式下，需設(shè)置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引腳工作在輸出模式，則只需設(shè)置SSOE位。（6）必須設(shè)置MSTR位和SPE位（只當(dāng)NSS引腳被連到高電平，這些位才能保持置位）。3. 配置SPI為單工通信SPI模塊能夠以兩種配置工作于單工方式：1條時(shí)鐘線和1條雙向數(shù)據(jù)線；1條時(shí)鐘線和1條數(shù)據(jù)線（只接收或只發(fā)送）。（1）1條時(shí)鐘線和1條雙向單向數(shù)據(jù)線（BIDIMODE=1）通過設(shè)置SPI_CR1寄存器中的BIDIMODE位啟用此模式。在這個模式下，SCK引腳作為時(shí)鐘，主設(shè)備使用MOSI引腳而從設(shè)備使用MISO引腳作為數(shù)據(jù)通信。傳輸?shù)姆较蛴蒘PI_CR1寄存器里的BIDIOE控制，當(dāng)這個位是1的時(shí)候，數(shù)據(jù)線是輸出，否則是輸入。（2）1條時(shí)鐘和1條單向數(shù)據(jù)線（BIDIDIMODE=0）在這個模式下，SPI模塊可以或者作為只發(fā)送，或者作為只接收。9.2.5STM32的SPI接口數(shù)據(jù)發(fā)送與接收過程1.接收與發(fā)送緩沖器接收時(shí)，接收到的數(shù)據(jù)被存放在接收緩沖器中；發(fā)送時(shí)，在數(shù)據(jù)被發(fā)送之前，首先被存放在發(fā)送緩沖器中。讀SPIDR寄存器將返回接收緩沖器的內(nèi)容；寫入SPI_DR寄存器的數(shù)據(jù)將被寫入發(fā)送緩沖器中。2.主模式下的數(shù)據(jù)傳輸（1）全雙工模式（BIDIMODEE=0并且RXONLY=0）（2）單向的只接收模式（BIDIMODE并且RRXONLY=1）（3）雙向模式，發(fā)送時(shí)（BIDIMODE并且BIIDIOE=1）（4）雙向模式，接收時(shí)（BIDIMODE=1并且BIDIOE=0）3.從模式下的數(shù)據(jù)傳輸（1）全雙工模式（BIDIMODE并且RXONLY=0）（2）單向的只接收模式（BIDIMODE＝0并且RXONLY=1）（3）雙向模式發(fā)送時(shí)（BIDIMODE＝1并且BIDIOE=1）（4）雙向模式接收時(shí)（BIDIMODE＝并且BIDIOE=0）4.處理數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收當(dāng)數(shù)據(jù)從發(fā)送緩沖器傳送到移位寄存器時(shí)，TXE標(biāo)志置位（發(fā)送緩沖器空），表示發(fā)送緩沖器可以接收下一個數(shù)據(jù)；如果在SPI_CR2寄存器中設(shè)置了TXEIE位，則此時(shí)會產(chǎn)生中斷；寫入數(shù)據(jù)到SPI_DR寄存器即可清除TXE位。9.3.1SPI寄存器操作的宏函數(shù)SPI的驅(qū)動程序頭文件是stm32f4xx_hal_spi.h。SPI寄存器操作的宏函數(shù)如表9-1所示。宏函數(shù)中的參數(shù)＿HANDLE是具體某個SPI接口的對象指針，參數(shù)＿INTERRUPT是SPI的中斷事件類型，參數(shù)＿FLAG_是事件中斷標(biāo)志。9.3SPI的HAL驅(qū)動程序宏函數(shù)功能描述HAL_SPI_DISABLE(_HANDLE_)禁用某個SPI接口HAL_SPI_ENABLE(_HANDLE_)啟用某個SPI接口_HAL_SPI_DISABLE_IT(_HANDLE_,_INTERRUPT_)禁止某個中斷事件源，不允許事件產(chǎn)生硬件中斷_HAL_SPI_ENABLE_IT(HANDLE_,_INTERRUPT_)開啟某個中斷事件源，允許事件產(chǎn)生硬件中斷_HAL_SPI_GET_IT_SOURCE(_HANDLE_，INTERRUPT_)檢查某個中斷事件源是否被允許產(chǎn)生硬件中斷_HAL_SPI_GET_FLAG(_HANDLE_,_FLAG_)獲取某個事件的中斷標(biāo)志，檢查事件是否發(fā)生_HAL_SPI_CLEAR_CRCERRFLAG(_HANDLE_)清除CRC校驗(yàn)錯誤中斷標(biāo)志_HAL_SPI_CLEAR_FREFLAG(_HANDLE_)清除TI幀格式錯誤中斷標(biāo)志_HAL_SPI_CLEAR_MODFFLAG(_HANDLE_)清除主模式故障中斷標(biāo)志_HAL_SPI_CLEAR_OVRFLAG(_HANDLE_)清除溢出錯誤中斷標(biāo)志表9-1SPI寄存器操作的宏函數(shù)STM32CubeMX自動生成的文件spi.c會定義表示具體SPI接口的外設(shè)對象變量。例如，使用SPI1時(shí)，會定義如下的外設(shè)對象變量hspil，宏函數(shù)中的參數(shù)＿HANDLE_就可以使用＆hspil。SPI_HandleTypeDefhspil;//表示SPI1的外設(shè)對象變量在SPI的HAL驅(qū)動程序中，定義了6個表示事件中斷標(biāo)志位的宏，可作為宏函數(shù)中參數(shù)FLAG_的取值；定義了3個表示中斷事件類型的宏，可作為宏函數(shù)中參數(shù)＿INTERRUPT的取值。這些宏定義符號如表9-2所示。中斷事件SPI狀態(tài)寄存器SPI_SR中的斷標(biāo)志位表示事件中斷標(biāo)志位的宏SPI控制寄存器SPI_CR2中的中斷事件使能控制位表示中斷事件使能位的宏（用于表示中斷事件類型）發(fā)送緩沖區(qū)為空TXESPI_FLAG_TXETXEIESPI_IT_TXE接收緩沖區(qū)非空RXNESPI_FLAG_RXNEEXNEIESPI_IT_RXNE主模式故障MODFSPI_FLAG_MODFERRIESPI_IT_ERR溢出錯誤OVRSPI_FLAG_OVRCRC校驗(yàn)錯誤CRCERRSPI_FLAG_CRCERRTI幀格式錯誤FRESPI_FLAG_FRE表9-2SPI的中斷事件和宏定義9.3.2SPI初始化和阻塞式數(shù)據(jù)傳輸SPI接口初始化、狀態(tài)查詢和阻塞式數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮瘮?shù)列表如表9-3所示。函數(shù)名功能描述HAL_SPI_Init()SPI初始化，配置SPI接口參數(shù)HAL_SPI_MspInit()SPI的MSP初始化函數(shù)，重新實(shí)現(xiàn)時(shí)一般用于SPI接口引腳GPIO初始化和中斷設(shè)置HAL_SPI_GetState()返回SPI接口當(dāng)前狀態(tài)，返回值是枚舉類型HAL_SPI_StateTypeDefHAL_SPI_GetError()返回SPI接口最后的錯誤碼，錯誤碼有一組宏定義HAL_SPI_Transmit()阻塞式發(fā)送一個緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)HAL_SPI_Receive()阻塞式接收指定長度的數(shù)據(jù)保存到緩沖區(qū)HAL_SPI_TransmitReceive()阻塞式同時(shí)發(fā)送和接收一定長度的數(shù)據(jù)表9-3SPI初始化和阻塞式數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)函數(shù)1. SPI接口初始化函數(shù)HAL_SPI_Init()用于具體某個SPI接口的初始化，其原型定義如下：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Init（SPI_HandleTypeDef*hspi）2. 阻塞式數(shù)據(jù)發(fā)送和接收SPI是一種主/從通信方式，通信完全由SPI主機(jī)控制，因?yàn)镾PI主機(jī)控制了時(shí)鐘信號SCK。函數(shù)HAL_SPI_Transmit()用于發(fā)送數(shù)據(jù)，其原型定義如下：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef*hspi，uint8_t*pData，uint16＿tsize，uint32_tTimeout)；

3. 阻塞式同時(shí)發(fā)送與接收數(shù)據(jù)雖然SPI通信一般采用應(yīng)答式，MISO和MOSI兩根線不同時(shí)傳輸有效數(shù)據(jù)。在原理上，它們是可以在SCK時(shí)鐘信號作用下同時(shí)傳輸有效數(shù)據(jù)的。函數(shù)HAL_SPI_TransmitReceive()就實(shí)現(xiàn)了接收和發(fā)送同時(shí)操作的功能，其原型定義如下：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef*hspi，uint8_t*pTxData，uint8_t*pRxData，uint16_tSize，uint32_tTimeout)9.3.3SPI中斷方式數(shù)據(jù)傳輸SPI接口能以中斷方式傳輸數(shù)據(jù)，是非阻塞式數(shù)據(jù)傳輸。中斷方式數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)函數(shù)、產(chǎn)生的中斷事件類型、對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)等如表9-4所示。中斷事件類型用中斷事件使能控制位的宏定義表示。圖1-3帶操作系統(tǒng)的嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)函數(shù)名函數(shù)功能產(chǎn)生的中斷事件類型對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)HAL_SPI_Transmit_IT()中斷方式發(fā)送一個緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)SPI_IT_TXEHAL_SPI_TxCpltCallback()HAL_SPI_Receive_IT()中斷方式接收指定長度的數(shù)據(jù)保存到緩沖區(qū)SPI_IT_RXNEHAL_SPI_RxCpltCallback()HAL_SPI_TransmitReceive_IT()中斷方式發(fā)送和接收一定長度的數(shù)據(jù)SPI_IT_TXE和SPI_IT_RXNEHAL_SPI_TxRxCpltCallback()前3個DMA方式傳輸函數(shù)前3個中斷模式傳輸函數(shù)都可能產(chǎn)生

SPI_IT_ERR中斷事件SPI_IT_ERRHAL_SPI_ErrorCallback()HAL_SPI_IRQHandler()SPI中斷ISR里調(diào)用的通用處理函數(shù)——HAL_SPI_Abort()取消非阻塞式數(shù)據(jù)傳輸，本函數(shù)以阻塞模式運(yùn)行——HAL_SPI_Abort_IT()取消非阻塞式數(shù)據(jù)傳輸，本函數(shù)以中斷模式運(yùn)行—HAL_SPI_AbortCpltCallback()表9-4SPI中斷方式數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)函數(shù)函數(shù)HAL_SPI_Transmit_IT()用于發(fā)送一個緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，發(fā)送完成后，會產(chǎn)生發(fā)送完成中斷事件（SPI_IT_TXE），對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)是HAL_SPI_TxCpltCallback()。函數(shù)HAL_SPI_Receive_IT()用于接收指定長度的數(shù)據(jù)保存到緩沖區(qū)，接收完成后，會產(chǎn)生接收完成中斷事件（SPI_IT_RXNE），對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)是HAL_SPI_RxCpltCallback()。函數(shù)HAL_SPI_TransmitReceive_IT()是發(fā)送和接收同時(shí)進(jìn)行，由它啟動的數(shù)據(jù)傳輸會產(chǎn)生SPI_IT_TXE和SPI_IT_RXNE中斷事件，但是有專門的回調(diào)函數(shù)HAL_SPI_TxRxCpltCallback()。上述3個函數(shù)的原型定義如下：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Transmit_IT(SPI_HandleTypeDef*hspi,uint8_t*pData,uint16_tSize);HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Receive_IT(SPI_HandleTypeDef*hspi,uint8_t*pData,uint16_tSize):HALStatusTypeDefHALSPITransmitReceive_IT(SPI_HandleTypeDef*hapi,uint8_t*pIxData,uint8_t*pRxData,uint16_tSize);9.3.4SPI的DMA方式數(shù)據(jù)傳輸SPI的發(fā)送和接收有各自的DMA請求，能以DMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。DMA方式傳輸時(shí)觸發(fā)DMA流的中斷事件，主要是DMA傳輸完成中斷事件。SPI的DMA方式數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)函數(shù)如表9-5所示。DMA方式功能函數(shù)函數(shù)功能DMA流中斷事件對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)HAL_SPI_Transmit_DMA()DMA方式發(fā)送數(shù)據(jù)DMA傳輸完成HAL_SPI_TxCpltCallback()DMA傳輸半完成HAL_SPI_TxHalfCpltCallback()HAL_SPI_Receive_DMA()DMA方式接收數(shù)據(jù)DMA傳輸完成HAL_SPI_TxCpltCallback()DMA傳輸半完成HAL_SPI_TxHalfCpltCallback()HAL_SPI_TransmitReceive_DMA()DMA方式發(fā)送/接收數(shù)據(jù)DMA傳輸完成HAL_SPI_TxRxCpltCallback()DMA傳輸半完成HAL_SPI_TxRxHalfCpltCallback()前3個DMA方式傳輸函數(shù)DMA傳輸錯誤中斷事件DMA傳輸錯誤HAL_SPI_ErrorCallback()HAL_SPI_DMAPause()暫停DMA傳輸——HAL_SPI_DMAResume()繼續(xù)DMA傳輸——HAL_SPI_DMAStop()停止DMA傳輸——表9-5SPI的DMA方式數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)函數(shù)啟動DMA方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的兩個函數(shù)的原型分別定義如下：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Transmit_DMA(SPI_HandleTypeDef*hspi,uint8_t*pData,uint16_tSize);HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Receive_DMA(SPI_HandleTypeDef*hspi,uint8_t*pData,uint16_tSize);Flash存儲器又稱閃存，它與EEPROM都是掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲器，但Flash存儲器容量普遍大于EEPROM，現(xiàn)在基本取代了它的地位。我們生活中常用的U盤、SD卡、SSD固態(tài)硬盤以及STM32芯片內(nèi)部用于存儲程序的設(shè)備，都是Flash類型的存儲器。本節(jié)以一種使用SPI通信的串行Flash存儲芯片W25Q128的讀寫為例，講述STM32的SPI使用方法。實(shí)例中STM32的SPI外設(shè)采用主模式，通過查詢事件的方式來確保正常通信。9.4采用STM32Cube和HAL庫的SPI應(yīng)用實(shí)例9.4.1STM32的SPI配置流程使用STM32的SPI2的主模式，下面講述SPI2部分的設(shè)置步驟。SPI相關(guān)的庫函數(shù)和定義分布在文件stm32f4xx_hal_spi.c以及頭文件stm32f4xx_hal_spi.h中。STM32的主模式配置步驟如下：（1）配置相關(guān)引腳的復(fù)用功能，使能SPI2時(shí)鐘。如果要用SPI2，第一步就要使能SPI2的時(shí)鐘，SPI2的時(shí)鐘通過APB1ENR的第14位來設(shè)置。其次要設(shè)置SPI2的相關(guān)引腳為復(fù)用輸出，這樣才會連接到SPI2上否則這些IO口還是默認(rèn)的狀態(tài)，也就是標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出口。這里使用的是PB13、PB14、PB15這3個（SCK、MISO、MOSI，CS使用軟件管理方式），所以設(shè)置這三個為復(fù)用功能IO。使能SPI2時(shí)鐘的方法為：__HAL_RCC_SPI2_CLK_ENABLE(); //使能SPI2時(shí)鐘復(fù)用PB13、PB14和PB15為SPI2引腳通過HAL_GPIO_Init函數(shù)實(shí)現(xiàn)，代碼如下：GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15;GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; //快速（2）設(shè)置SPI2工作模式。 這一步全部是通過SPI2_CR1來設(shè)置，設(shè)置SPI2為主機(jī)模式，設(shè)置數(shù)據(jù)格式為8位，然后通過CPOL和CPHA位來設(shè)置SCK時(shí)鐘極性及采樣方式。并設(shè)置SPI2的時(shí)鐘頻率（最大18Mhz），以及數(shù)據(jù)的格式（MSB在前還是LSB在前）。在HAL庫中初始化SPI的函數(shù)為：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Init(SPI_HandleTypeDef*hspi);（3）使能SPI2。這一步通過SPI2_CR1的bit6來設(shè)置，以啟動SPI2，在啟動之后，就可以開始SPI通信了。庫函數(shù)使能SPI1的方法為：HAL_SPI_ENABLE(&SPI2_Handler);//使能SPI2（4）SPI傳輸數(shù)據(jù)。通信接口當(dāng)然需要有發(fā)送數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)的函數(shù)，HAL庫提供的發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)原型為：HAL_StatusTypeDefHAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef*hspi,uint8_t*pData,uint16_tSize,uint32_tTimeout);這個函數(shù)很好理解，往SPIx數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)Data，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)送。（5）設(shè)置SPI傳輸速度。SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI_InitTypeDef有一個成員變量是BaudRatePrescaler，該成員變量用來設(shè)置SPI的預(yù)分頻系數(shù)，從而決定了SPI的傳輸速度。9.4.2SPI與Flash存儲器接口的硬件設(shè)計(jì)W25Q128SPI串行Flash硬件連接圖如圖9-7所示。圖9-7W25Q128SPI串行Flash接口電路圖本開發(fā)板中的Flash芯片（W25Q128）是一種使用SPI通信協(xié)議的NORFlash存儲器，它的CS/CLK/DIO/DO引腳分別連接到STM32對應(yīng)的SPI引腳NSS、SCK、MOSI、MISO上，其中STM32的NSS引腳是一個普通的GPIO，不是SPI的專用NSS引腳，所以程序中要使用軟件控制的方式。本實(shí)例通過KEY1按鍵來控制NORFlash的寫入，通過按鍵KEY0來控制NORFlash的讀取。并在LCD模塊上顯示相關(guān)信息。還可以通過USMART控制讀取NORFlash的ID、擦除某個扇區(qū)或整片擦除。DS0閃爍用于提示程序正在運(yùn)行。在硬件上，LCD模塊與開發(fā)板的IO口對應(yīng)關(guān)系如下：LCD_BL(背光控制)對應(yīng)PB15；LCD_CS對應(yīng)PG12即FSMC_NE4；LCD_RS對應(yīng)PF12即FSMC_A6；LCD_WR對應(yīng)PD5即FSMC_NWE；LCD_RD對應(yīng)PD4即FSMC_NOE；LCD_D[15:0]則直接連接在FSMC_D15~FSMC_D0；9.4.3SPI與Flash存儲器接口的軟件設(shè)計(jì)SPI_InitTypeDef結(jié)構(gòu)體成員用于設(shè)置SPI工作參數(shù)，并由外設(shè)初始化配置函數(shù)，比如MX_SPI1_Init()調(diào)用，這些設(shè)定參數(shù)將會設(shè)置外設(shè)相應(yīng)的寄存器，達(dá)到配置外設(shè)工作環(huán)境的目的。初始化結(jié)構(gòu)體定義在stm32f4xx_hal_spi.h文件中，初始化庫函數(shù)定義在stm32f4xx_hal_spi.c文件中，編程時(shí)可以結(jié)合這兩個文件內(nèi)注釋使用。SPI_InitTypeDef結(jié)構(gòu)體如下。typedefstruct{uint32_tMode;/*設(shè)置SPI的主/從機(jī)端模式*/uint32_tDirection;/*設(shè)置SPI的單雙向模式*/uint32_tDataSize;/*設(shè)置SPI的數(shù)據(jù)幀長度，可選8/16位*/uint32_tCLKPolarity;/*設(shè)置時(shí)鐘極性CPOL，可選高/低電平*/uint32_tCLKPhase;/*設(shè)置時(shí)鐘相位，可選奇/偶數(shù)邊沿采樣*/uint32_tNSS;/*設(shè)置NSS引腳由SPI硬件控制還是軟件控制*/uint32_tBaudRatePrescaler;/*設(shè)置時(shí)鐘分頻因子，fpclk/分頻數(shù)=fSCK*/uint32_tFirstBit;/*設(shè)置MSB/LSB先行*/uint32_tTIMode;/*指定是否啟用TI模式*/uint32_tCRCCalculation;/*指定是否啟用CRC計(jì)算*/uint32_tCRCPolynomial;/*設(shè)置CRC校驗(yàn)的表達(dá)式*/}SPI_InitTypeDef;1.通過STM32CubeMX新建工程通過STM32CubeMX新建工程的步驟如下：（1）新建文件夾Demo目錄下新建文件夾SPI，這是保存本章新建工程的文件夾。（2）新建STM32CubeMX工程在STM32CubeMX開發(fā)環(huán)境中新建工程。（3）選擇MCU或開發(fā)板CommercialPartNumber和MCUs/MPUsList選擇STM32F407ZGT6，選擇StartProject啟動工程。（4）保存STM32CubeMX工程使用STM32CubeMX菜單File→SaveProject，保存工程。（5）生成報(bào)告使用STM32CubeMX菜單File→GenerateReport生成當(dāng)前工程的報(bào)告文件。（6）配置MCU時(shí)鐘樹STM32CubeMXPinout&Configuration子頁面下，選擇SystemCore→RCC，HighSpeedClock（HSE）根據(jù)開發(fā)板實(shí)際情況，選擇Crystal/CeramicResonator（晶體/陶瓷晶振）。STM32CubeMX切換到ClockConfiguration子頁面下，根據(jù)開發(fā)板外設(shè)情況配置總線時(shí)鐘。此處配置Inputfrequency為8MHz，PLLSourceMux為HSE，分頻系數(shù)/M為8，PLLMul倍頻為336MHz，PLLCLK分頻/2后為168MHz，SystemClockMux為PLLCLK，APB1Prescaler為/4，APB2Prescaler為/2，其余默認(rèn)設(shè)置即可。（7）配置MCU外設(shè)根據(jù)LED、KEY、LCD和SPI1電路，整理出MCU連接的GPIO引腳的輸入/輸出配置。配置完成后的GPIO端口頁面如圖9-8所示。圖9-8配置完成后的GPIO端口頁面在STM32CubeMX中配置完SPI1和USART1后，會自動完成相關(guān)GPIO口的配置，不需用戶配置。配置完成后的SPI1GPIO端口頁面如圖9-9所示。圖9-9配置完成后的SPI1GPIO端口頁面STM32CubeMXPinout&Configuration子頁面下選擇Connectivity→USART1，對USART1進(jìn)行設(shè)置。Mode選擇Asynchronous，HardwareFlowControl(RS232)選擇Disable，ParameterSettings具體配置如圖9-10所示。圖9-10USART1配置頁面STM32CubeMXPinout&Configuration子頁面下選擇Connectivity→SPI1，對SPI1進(jìn)行設(shè)置。Mode為Full-DuplexMaster，具體配置如圖9-11所示。圖9-11SPI1配置頁面STM32CubeMXPinout&Configuration子頁面下選擇Timers→TIM4，對TIM4進(jìn)行設(shè)置。ClockSource選擇InternalClock，具體配置如圖9-12所示。圖9-12TIM4配置頁面STM32CubeMXPinout&Configuration子頁面下選擇Connectivity→FSMC，對FSMC模塊進(jìn)行設(shè)置。ChipSelect選擇NE4，MemoryType選擇LCDInterface，LCDRegisterSelect選擇A6，Data選擇16bits，具體配置如圖9-13所示。圖9-13FSMC配置頁面切換到STM32CubeMXPinout&Configuration子頁面下選擇SystemCore→NVIC，修改PriorityGroup為2bitsforpre-emptionpriority（2位搶占優(yōu)先級），Enabled欄勾選TIM4globalinterrupt和USART1globalinterrupt，修改TIM4globalinterrupt、USART1globalinterrupt的PreemptionPriority（搶占優(yōu)先級）和SubPriority（子優(yōu)先級）如圖9-14所示。圖9-14NVIC配置頁面CodeGeneration頁面Selectforinitsequenceordering欄勾選TIM4globali