[问答]

如何去实现基于STM32F103的SPI通信读写数据呢

2038 STM32F103 SPI

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 基于STM32F103的SPI功能有哪些？初始化SPI接口主要步骤有哪些？如何去实现基于STM32F103的SPI通信读写数据呢？ 0
2021-12-8 06:33:32　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 lining870815844 该类别下有 32 个回答。邀请回答 h1654155275.6678 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报王丽相关推荐 • stm32f103如何使用dma和fpga进行spi通信？ 955 • 如何利用Ardunio IDE去完成stm32f103的串口通信呢 1087 • 怎样去设计一种基于STM32F103芯片的智能小车呢 1503 • STM32F103的硬件外设资源有哪些呢 3473 • 如何利用STM32F103的串口通信去控制LED呢 694 • 如何去实现一种基于STM32F103的智能钟设计呢 1226 • 怎样使用STM32F103的SPI或IIC接口实现显示功能呢 1062 • 如何去实现一种基于STM32f103的简单自平衡小车设计呢 1524 • 如何使用STM32F103硬件SPI驱动AD5313？ 2310 • stm32f103 uart使用DMA发送接收数据该如何去实现呢 1383 1个回答

1.前言

STM32的SPI外设可用作通讯的主机及从机，支持最高的SCK时钟频率为fpclk/2 (STM32F103型号的芯片默认 fpclk1为 36MHz，fpclk2为 72MHz)，完全支持 SPI协议的4种模式，数据帧长度可设置为8位或16位，可设置数据 MSB先行或 LSB 先行。它还支持双线全双工、双线单向以及单线模式。其中双线单向模式可以同时使用 MOSI及 MISO 数据线向一个方向传输数据，可以加快一倍的传输速度。而单线模式则可以减少硬件接线，当然这样速率会受到影响。

备注：下面的介绍都是基于STM32F103平台。

2.SPI功能框图

通常SPI通过4个引脚与外部器件相连：

MISO：主设备输入/从设备输出引脚。该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。
MOSI：主设备输出/从设备输入引脚。该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。
SCK：串口时钟，作为主设备的输出，从设备的输入
NSS：从设备选择。这是一个可选的引脚，用来选择主/从设备。

STM32F103 SPI引脚总结：
[tr]引脚SPI1SPI2[/tr]

MOSI	PA7	PB15
MISO	PA6	PB14
SCK	PA5	PB13
NSS	PA4	PB12

其中SPI1是APB2上的设备，最高通信速率达36Mbits/s（72M/2）。 SPI2是APB1上的设备，最高通信速率达18Mbits/s（36M/2）。

3.初始化SPI接口

初始化SPI接口主要步骤：

初始化GPIO为SPI模式（Bsp_Spi_LowLevel_Init）；
SPI_Direction设置为全双工模式SPI_Direction_2Lines_FullDuplex；
SPI_Mode设置为Master模式SPI_Mode_Master;
SPI_DataSize设置数据宽度为8Bit；
SPI_CPOL和SPI_CPHA都设置为1，工作在模式3；（需要根据SPI Slave支持的模式来设置。）
SPI_NSS设置为软件控制SPI_NSS_Soft，需要通信时软件直接操作IO电平。
SPI_BaudRatePrescaler设置通信速率分频参数为16分频SPI_BaudRatePrescaler_16。（SPI_BaudRate = 72M / 16 = 4.5M，这个参数需要根据SPI Slave支持的最大速率来决定。）
SPI_FirstBit设置为从高位开始传输SPI_FirstBit_MSB；
初始化SPI后并使能；

void Bsp_Spi_Init(void)
{
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

Bsp_Spi_LowLevel_Init();

/*!< Deselect the FLASH: Chip Select high */
BMI160_CS_HIGH();

/*!< SPI configuration */
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;

SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
SPI_Init(BMI160_SPI, &SPI_InitStructure);

/*!< Enable the sFLASH_SPI */
SPI_Cmd(BMI160_SPI, ENABLE);
}
根据实际测试，传输速率为4.5M，与我们SPI初始化预想的值是一样的。

4.SPI通信读写数据

STM32使用 SPI外设通讯时，在通讯的不同阶段它会对“状态寄存器 SR”的不同数据位写入参数，我们通过读取这些寄存器标志来了解通讯状态。下图是“主模式”流程，即 STM32 作为 SPI 通讯的主机端时的数据收发过程。

主模式收发流程及事件说明如下：

控制 NSS信号线，产生起始信号(图中没有画出)；
把要发送的数据写入到“数据寄存器 DR”中，该数据会被存储到发送缓冲区；
通讯开始，SCK时钟开始运行。MOSI把发送缓冲区中的数据一位一位地传输出去；MISO 则把数据一位一位地存储进接收缓冲区中；
当发送完一帧数据的时候，“状态寄存器 SR”中的“TXE 标志位”会被置 1，表示传输完一帧，发送缓冲区已空；类似地，当接收完一帧数据的时候，“RXNE标志位”会被置 1，表示传输完一帧，接收缓冲区非空；
等待到“TXE标志位”为 1 时，若还要继续发送数据，则再次往“数据寄存器DR”写入数据即可；等待到“RXNE标志位”为 1时，通过读取“数据寄存器DR”可以获取接收缓冲区中的内容。

/**
* @brief  使用SPI读取一个字节的数据
* @param  读取数据的地址
* @retval 返回接收到的数据状态
*/
int8_t SPI_FLASH_ReadByte(uint8_t* pBuffer)
{
SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;

/* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(BMI160_SPI, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
{
if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1);
}

/* 读取数据寄存器，获取接收缓冲区数据 */
*pBuffer =SPI_I2S_ReceiveData(BMI160_SPI);

return 0;
}

/**
  * @brief  使用SPI发送一个字节的数据
  * @param  byte：要发送的数据
  * @retval 返回接发送的数据状态
  */
int8_t SPI_FLASH_SendByte(uint8_t byte)
{
  SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT;

  /* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(BMI160_SPI, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
{
if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0);
}

  /* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */
  SPI_I2S_SendData(BMI160_SPI, byte);

  return 0;
}

/**
  * @brief  Writes block of data to the Slave.
  * @param  pBuffer: pointer to the buffer  containing the data to be written
  *       to the Slave.
  * @param  WriteAddr: Slave's internal address to write to.
  * @param  NumByteToWrite: number of bytes to write to the Slave.
  * @retval Communication result
  */
int8_t Bsp_Spi_WriteBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t WriteAddr, uint16_t NumByteToWrite)
{
int8_t ret;
uint8_t tmpBuf;

/*!< Select the Slave: Chip Select low */
BMI160_CS_LOW();

ret = SPI_FLASH_SendByte(WriteAddr);
ret = SPI_FLASH_ReadByte(&tmpBuf);

/*!< while there is data to be written on the Slave*/
while (NumByteToWrite--)
{
   /*!< Send the current byte */
   ret = SPI_FLASH_SendByte(*pBuffer);
   ret = SPI_FLASH_ReadByte(&tmpBuf);
   /*!< Point on the next byte to be written */
   pBuffer++;
}

/*!< Deselect the FLASH: Chip Select high */
BMI160_CS_HIGH();

return ret;
}

/**
  * @brief  Reads a block of data from the Slave.
  * @param  pBuffer: pointer to the buffer that receives the data read from the Slave.
  * @param  ReadAddr: Slave internal address to read from.
  * @param  NumByteToRead: number of bytes to read from the Slave.
  * @retval Communication result
  */
int8_t Bsp_Spi_ReadBuffer(uint8_t* pBuffer, uint32_t ReadAddr, uint16_t NumByteToRead)
{
int8_t ret;
uint8_t tmpBuf;

/*!< Select the FLASH: Chip Select low */
BMI160_CS_LOW();

ret = SPI_FLASH_SendByte(ReadAddr);
ret = SPI_FLASH_ReadByte(&tmpBuf);

while (NumByteToRead--) /*!< while there is data to be read */
{
/*!< Read a byte from the FLASH */
ret = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);
ret = SPI_FLASH_ReadByte(pBuffer);
/*!< Point to the next location where the byte read will be saved */
pBuffer++;
}

/*!< Deselect the FLASH: Chip Select high */
BMI160_CS_HIGH();

return ret;
}

  备注：其中SPI工作在全双工的模式：


在发送数据的同时会读取数据，主要目的是发送数据，读取的数据是为了清除状态位丢弃即可。

在读取数据的同时会发送数据，主要目的是读取数据，发送数据是为了清除状态位发送无效数据即可。

  这样的操作都是为了清除状态寄存器 SR对应的状态。

5.验证结果

移植SPI IMU BMI160后设备打印的log：

starting up!!!
BMI160 Init is successful!!!
rslt = 0, chip_id = 0xd1
BMI160 accel & gyro config is successful!!!
[accel] X = 1.11g/s, Y = 0.26g/s, Z = 9.95g/s
[gyro] X = 0.30°/s, Y = -0.24°/s, Z = -0.37°/s
[accel] X = 1.01g/s, Y = 0.17g/s, Z = 10.06g/s

下面是逻辑分析仪通信时抓取的数据（读取Chip ID的数据）：