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CH432双串口芯片SPI驱动与寄存器配置实战指南

news 2026/7/15 11:46:28

1. CH432双串口芯片基础认知

第一次接触CH432是在一个工业传感器采集项目上，当时STM32F103的串口资源不够用，硬件同事扔给我这颗双串口芯片说"搞定它"。说实话刚开始看手册有点懵，各种寄存器功能和SPI时序混在一起，像读天书一样。后来实测发现，只要掌握几个核心要点，用起来其实比想象中简单得多。

CH432本质上是个"串口扩展器"，通过SPI或并口帮MCU扩展出两个独立的全双工串口。我更喜欢用SPI模式，毕竟现在主流MCU都带硬件SPI，连线也简单。这芯片有几个实用特性特别适合嵌入式场景：

双串口完全独立：两个串口可以分别设置不同波特率（最高支持4Mbps），互不干扰
16字节FIFO缓冲：实测在115200波特率下，即使MCU偶尔忙其他任务，数据也不会丢失
灵活的时钟源：内置振荡电路，接个22.1184MHz晶振就能工作（实测用有源晶振更稳定）
宽电压支持：3.3V/5V系统都能用，引脚兼容性不错

有次调试RS485设备时，我还发现它的半双工模式很实用——通过HLF#引脚切换收发状态，配合RTS信号自动控制MAX485的DE/RE引脚，省去了手动切换的麻烦。

2. 硬件连接与SPI接口配置

2.1 最小系统搭建

先来看最简接线方案（以SPI模式为例）：

CH432T(SSOP20) STM32F103 __________________________________ VCC(18) → 3.3V GND(3,19) → GND XI(9) → 22.1184MHz晶振 XO(10) → 22.1184MHz晶振 SCK(20) → PA5(SPI1_SCK) SDI(17) → PA7(SPI1_MOSI) SDO(16) → PA6(SPI1_MISO) SCS#(2) → PA4(SPI1_NSS) INT#(1) → PB0(外部中断)

避坑指南：

晶振两端建议接22pF负载电容，我遇到过电容值不匹配导致波特率误差大的问题
SPI速率不要超过24MHz（实测STM32的SPI时钟设18MHz最稳定）
INT#引脚需要10K上拉电阻，开漏输出特性不能忘

2.2 SPI通信协议解析

CH432的SPI协议有些特殊，它采用单字节地址+数据的传输格式。这里给出我调试时总结的要点：

写操作时序：

拉低SCS#片选
发送1字节地址（bit1=1表示写操作，bit5-2为寄存器地址）
发送1字节数据
拉高SCS#

// SPI写寄存器示例 void CH432_WriteReg(uint8_t addr, uint8_t data) { CH432_CS_LOW(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &addr, 1, 100); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &data, 1, 100); CH432_CS_HIGH(); }

读操作时序：

拉低SCS#
发送1字节地址（bit1=0表示读操作）
接收1字节数据
拉高SCS#

注意：SCS#的上升沿才是数据传输完成的标志，这个细节坑过我——早期用硬件NSS导致操作失败，后来改用GPIO模拟就稳定了。

3. 关键寄存器配置实战

3.1 初始化流程分解

以串口1为例，标准初始化步骤如下：

复位串口：

CH432_WriteReg(CH432_IER1_PORT, 0x80); // 软复位

设置波特率（以115200为例）：

// 计算公式：除数 = 主时钟/(16*波特率) // 22.1184MHz时钟时，115200波特率对应除数为12 CH432_WriteReg(CH432_LCR1_PORT, 0x83); // DLAB=1 CH432_WriteReg(CH432_DLL1_PORT, 12); // 写入低字节 CH432_WriteReg(CH432_DLM1_PORT, 0); // 写入高字节 CH432_WriteReg(CH432_LCR1_PORT, 0x03); // DLAB=0, 8N1模式

启用FIFO：

CH432_WriteReg(CH432_FCR1_PORT, 0x01); // FIFO使能

中断配置（可选）：

CH432_WriteReg(CH432_IER1_PORT, 0x01); // 使能接收中断

3.2 寄存器功能精讲

LCR（线路控制寄存器）：

Bit7(DLAB)：访问DLL/DLM的钥匙，设1才能改波特率
Bit6(BREAKEN)：强制拉低TXD，调试RS485时有用
Bit3-5(校验设置)：00无校验，01奇校验，10偶校验
Bit2(停止位)：0=1位，1=2位
Bit0-1(数据位)：00=5位，11=8位

FCR（FIFO控制寄存器）：

Bit0(FIFOEN)：1使能FIFO（强烈建议开启）
Bit1-2(RECVTG)：设置接收中断触发阈值
Bit6-7(FIFORST)：清空FIFO缓冲区（异常恢复时用）

LSR（线路状态寄存器）：

Bit0(DATARDY)：1表示有数据可读（查询模式必备）
Bit5(THRE)：1表示发送缓冲区空
Bit6(TEMT)：1表示发送移位寄存器空

4. 数据收发实战代码

4.1 查询模式实现

对于实时性要求不高的场景，查询方式最简单：

// 发送单字节（阻塞式） void CH432_SendByte(uint8_t port, uint8_t data) { while(!(CH432_ReadReg(port + CH432_LSR_PORT) & 0x20)); // 等待THRE=1 CH432_WriteReg(port + CH432_THR_PORT, data); } // 接收数据（非阻塞） uint8_t CH432_ReceiveByte(uint8_t port) { if(CH432_ReadReg(port + CH432_LSR_PORT) & 0x01) { return CH432_ReadReg(port + CH432_RBR_PORT); } return 0xFF; // 无数据标志 }

4.2 中断驱动方案

需要高效处理数据时，建议用中断方式：

配置NVIC：

// 初始化INT#引脚的外部中断 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 5, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

中断服务程序：

void EXTI0_IRQHandler(void) { uint8_t iir = CH432_ReadReg(CH432_IIR1_PORT); if((iir & 0x0F) == 0x04) { // 接收中断 uint8_t data = CH432_ReadReg(CH432_RBR1_PORT); // 存入环形缓冲区... } HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0); }

4.3 FIFO高效用法

利用16字节FIFO实现批量传输：

// 发送多字节（优化版） void CH432_SendBuffer(uint8_t port, uint8_t *buf, uint8_t len) { uint8_t sent = 0; while(sent < len) { if(CH432_ReadReg(port + CH432_LSR_PORT) & 0x20) { CH432_WriteReg(port + CH432_THR_PORT, buf[sent++]); } } }