stm32——SPI协议

stm32——SPI协议

STM32的SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）协议是一种高速、全双工、同步的串行通信协议，广泛评估微控制器与各种外设（如传感器、器件、显示器、模块等）之间的数据传输。STM32微控制器内置的SPI外设具有高度可配置性，支持多种操作模式和数据格式。

1. SPI协议概述

• 主从架构（Master-Slave Architecture）：SPI通信采用主从模式。通常有一个主设备（Master）和多个从设备（Slave）。主设备负责发起通信、提供时钟信号，并选择通信的从设备。从设备在被选中时响应主设备的请求。
• 同步通信（Synchronous Communication）：数据传输由一个共享的时钟信号（SCK）同步。主设备产生并控制SCK信号。
• 全双工（Full-Duplex）：SPI支持同时进行数据发送和接收，即发送和接收通道是独立的。

  2. SPI的四根基本信号线

  典型的SPI通信使用四根信号线：

  1. SCK (Serial Clock)：串行时钟线。由主设备生成，用于同步主设备和从设备之间的数据传输。
  2. MOSI (Master Out Slave In)：主设备输出，从设备输入。主设备通过此线向从设备发送数据。
  3. MISO（Master In Slave Out）：主设备输入，从设备输出。从设备通过此线向主设备发送数据。
  4. SS/ CS (Slave Select / Chip Select) ：从设备选择/片选线。由主设备控制，用于选择通信的从设备。当SS/CS线为低电平（通常为活动低电平）时，对应的从设备被选中并准备好进行通信；当为高电平时，从设备在非选中状态，其MISO线通常会呈高阻态，允许从其他设备共享MISO线。

  图1：SPI通信基本连接图（单主多从）

               +---------------------+                 +---------------------+
               |       Master        |                 |       Slave 1       |
               |                     |                 |                     |
       SCK  SCK 
    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    HAL_Init(); // 1. HAL库初始化
    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config(); // 2. 系统时钟配置
    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();   // 3. GPIO初始化
    MX_SPI1_Init();   // 4. SPI外设初始化
    /* Infinite loop */
    while (1)
    {
      /* Add user code here */
    }
  }
  
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    /* GPIO Ports Clock Enable */
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // Enable GPIOA clock (assuming SPI1 uses PA5, PA6, PA7)
    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); // Enable GPIOC clock (assuming PC4 for SS/CS)
    /*Configure GPIO pin : PC4 (CS pin) */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // Output Push-Pull for SS/CS
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // Low speed for SS/CS
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
    /*Configure GPIO pins : PA5 (SCK), PA6 (MISO), PA7 (MOSI) */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7; // SCK, MISO, MOSI
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // Alternate Function Push-Pull
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; // High speed for SPI data
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1; // Set alternate function to SPI1
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  }
  
    /* SPI1 parameter configuration*/
    hspi1.Instance = SPI1; // 选择SPI1外设
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; // 配置为SPI主模式
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; // 双线全双工模式 (MOSI和MISO)
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; // 数据帧大小为8位
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // 时钟极性：空闲时SCK为低电平 (CPOL=0)
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; // 时钟相位：数据在第一个时钟边沿采样 (CPHA=0)
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; // 软件片选管理 (如果使用硬件SS，改为SPI_NSS_HARD_INPUT/OUTPUT)
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16; // 波特率预分频，例如PCLK / 16
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; // MSB优先传输
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; // 禁用TI模式
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; // 禁用CRC校验
    hspi1.Init.CRCPolynomial = 10; // CRC多项式 (如果CRC开启)
    // 调用HAL库函数进行SPI初始化
    if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler(); // 初始化失败，调用错误处理函数
    }
  }
  0x01, 0x02, 0x03};
  uint8_t rxData[3];
  HAL_StatusTypeDef status;
  // 1. 拉低片选信号，选择从设备
  HAL_GPIO_WritePin(SLAVE_CS_PORT, SLAVE_CS_PIN, GPIO_PIN_RESET); // CS low
  // 2. 发送数据 (阻塞模式)
  status = HAL_SPI_Transmit(&hspi1, txData, sizeof(txData), HAL_MAX_DELAY); // 发送3个字节
  if (status != HAL_OK)
  {
      // Handle Error
  }
  // 或者：接收数据 (阻塞模式)
  status = HAL_SPI_Receive(&hspi1, rxData, sizeof(rxData), HAL_MAX_DELAY); // 接收3个字节
  if (status != HAL_OK)
  {
      // Handle Error
  }
  // 或者：发送和接收数据 (阻塞模式)
  status = HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, txData, rxData, sizeof(txData), HAL_MAX_DELAY); // 同时发送和接收3个字节
  if (status != HAL_OK)
  {
      // Handle Error
  }
  // 3. 拉高片选信号，释放从设备
  HAL_GPIO_WritePin(SLAVE_CS_PORT, SLAVE_CS_PIN, GPIO_PIN_SET); // CS high
  // 4. 等待一段时间或执行其他操作
  HAL_Delay(10); // 例如，等待10ms