当前位置：首页 > news >正文

硬件SPI（STM32笔记）

news 2026/7/9 7:35:18

SPI简介：

STM32内部集成了硬件SPI收发电路，可以由硬件自动执行时钟生成、数据收发等功能，减轻CPU的负担

可配置8位/16位数据帧、高位先行/低位先行

时钟频率： fPCLK / (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256)，SPI的时钟频率都是由fPLC分频得来的

支持多主机模型、主或从操作

可精简为半双工/单工通信

支持DMA

兼容I2S协议

STM32F103C8T6 硬件SPI资源：SPI1、SPI2

SPI1外设在APB2上 72MHz，SPI2外设在APB1上 36MHz0

全双工：两根线，一根发，一根收
半双工：一根线，分时收发
单工：一根线发。或者一根线收。

I2S是一种音频传输协议，数字音频信号传输的专用协议。
举例：一块主控芯片，里面存放了一首音乐的数据，这个数据就是一个点一个点的电压数值。是数字信号。如果我们要把这个音乐播放出来.就要外挂一个音频解码器。实际上就是一个DAC，数模转换器。把数字信号转换成模拟信号。然后输出到扬声器，把音乐播放出来。数据发送到DAC的线路，怎么发，就是I2S决定的了。

SPI框图：

移位寄存器最右边的最低位移出通过MOSI发出，MISO接受数据后送给移位寄存器的最左边高位。图中的是低位先行。LSBFIRST可以控制是低位先行还是高位先行。给1高位给0低位

图中红色框图内，对MOSI和MISO的引线做了个交叉处理。是为了处理主从模式引脚变换的。SPI外设可以做主机也可以做从机。主机：MOSI（输出），MISO（输入）。从机：MOSI（输入），MISO（输出）

图中的接受寄存器和发送寄存器在物理层面上是两个独立的寄存器，但是他们共用了同一块地址。在软件上就是一个寄存器。当执行写操作时，使用的发送寄存器。当执行读操作时。使用的是接收寄存器。

数据从地址和数据总线移动到发送寄存器，若移位寄存器没有数值就转移到移位寄存器，并且置TEX为1（说明发送寄存器空，快写入数据）随后移位寄存器每次来一个时钟，移位寄存器就会移出一位数据。MISO会接受一个数据，当数据交换完毕时，数据会从移位寄存器到接受寄存器，此时会置标志位RXNE为1。（接收寄存器非空，提醒尽快读出数据）如果读取RDR数据不及时，会导致数据被覆盖。

波特率发生器内部就是一个分频器，输入时钟是PCLK，72M或36M。经过分频后输出到SCK，与移位寄存器同步。每产生一个时钟周期，移入移出一个bit。（CR1寄存器的BR0, BR1, BR2控制分频系数）

SPI_CR1寄存器：

移位示意图：

基本结构：

传输方式：

本文代码是按照非连续传输发送写的，所以只讲这一个

等待TEX = 1（发送寄存器为空）
将数据写进TDR发送寄存器，MOSI会自动的将数据一位一位的发出去。非连续传输，没必要把下一个数据放进TDR中。发送的同时，MOSI还会的同步的接收。
等待RXNE = 1（接收寄存器有数据是，快来取）

SPI初始化：

开启GPIO跟SPI的时钟
初始化GPIO，其中SCK和MOSI是硬件外设控制的输出信号。配置为复用推挽输出。MISO是硬件控制的输入信号。配置为上拉输入。SS是软件控制的输出信号，配置为通用推挽输出
SPI结构体参数
开关控制（SPI_Cmd()）

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //选择从机还是主机 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //SPI 通信的引脚模式和数据传输方向 SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //配置数据帧是8位还是16位 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //配置高位先行 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;//波特率预分频器 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; //时钟极性,模式0对应Low SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; //哪一个边沿开始采样 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //选择是软件的还是硬件的，我们用GPIO模拟用软件 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC校验 SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);

SPI_Direction参数

SPI相关的库函数：

//将数据写进TDR数据发送寄存器 void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data); //读取RDR数据寄存器里面的内容 uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx); //配置数据帧是8位还是16位 void SPI_DataSizeConfig(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_DataSize);

完整代码：

#include "stm32f10x.h" // Device header void MySPI_W_SS(uint8_t BitValue) //GPIO软件控制SS { GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_4, (BitAction)BitValue); } void MySPI_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; //SS从机选择引脚，用软件模拟，就还是推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; //SCK跟MOSI为主机的输出，用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //MISO为输入引脚。用上拉输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //选择从机还是主机 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //SPI 通信的引脚模式和数据传输方向 SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //配置数据帧是8位还是16位 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //配置高位先行 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128;//波特率预分频器 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; //时钟极性,模式0对应Low SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; //哪一个边沿开始采样 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //选择是软件的还是硬件的，我们用GPIO模拟用软件 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC校验 SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); MySPI_W_SS(1); //默认给SPI输出高电平 } /* * SPI三个基本时序 * 1.起始信号 * 2.终止信号 * 3.交换一个字节 */ //起始信号 void MySPI_Start(void) { //初始化时已经默认SS为高电平了 MySPI_W_SS(0); } //终止信号 void MySPI_Stop(void) { //此时SS已经是低电平 MySPI_W_SS(1); } /* 交换一个字节.参数ByteSend是发送的字节 * 此处使用的是SPI的模式0 * 先移出数据，第一个上升沿移入 */ uint8_t MySPI_SwapByte(uint8_t ByteSend) { while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) != SET ); //等待TEX位置1 SPI_I2S_SendData(SPI1, ByteSend); //发送数据至TDR发送寄存器 while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) != SET ); //等待RXNE位置1 return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //返回RDR里面的内容 }

补充：

硬件会自动的给SCK置高低电平。而软件需要手动的置高低电平。
硬件会自动地把数据一个一个取出来，软件需要手动判断MISO对应GPIO的高低电平。
硬件必须先发送，再接收。因为只有先发送才会产生时序，有了时序还会接收
这里的TEX和RXNE可以由软件清零也可以不用管。数据手册描述当TEX = 1 时。写入TDR会自动清除TEX标志位。当RXNE = 1 时，取出RDR会自动清除RXNE标志位

查看全文

http://www.jsqmd.com/news/1152867/