STM32CubeMX-HAL库的SPI接口使用

. l2 W  V- Z! y
本文主要介绍STM32的SPI接口、cubeMX软件配置SPI接口和分析SPI相关代码。
, r( \6 \; B# ]STM32之SPI简介：
, P' ^7 C) O6 J8 M/ d5 q3 aSPI协议【Serial Peripheral Interface】
6 c3 p, g$ h; Q/ A4 A" Q+ r' _    串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。主要用在MCU与FLASH\ADC\LCD等模块之间的通信。
/ m6 h2 G0 ^$ n  GSPI信号线
    SPI 共包含 4 条总线。
+ }2 I$ o. f# }. c  d( ~: hSS（Slave Select）：片选信号线，当有多个SPI 设备与 MCU 相连时，每个设备的这个片选信号线是与 MCU 单独的引脚相连的，而其他的 SCK、MOSI、MISO 线则为多个设备并联到相同的 SPI 总线上，低电平有效。
SCK （Serial Clock）：时钟信号线，由主通信设备产生，不同的设备支持的时钟频率不一样，如 STM32 的 SPI 时钟频率最大为 f PCLK /2。
9 r5 L8 x3 x/ j8 s) F& sMOSI （Master Output Slave Input）：主设备输出 / 从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
MISO（Master Input Slave Output）：主设备输入 / 从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据，从机的数据则由这条信号线输出，即在这条线上数据的方向为从机到主机。
$ G$ B. m( I3 N% D$ x    其中SCK，MOSI，MISO是接在一起的，NSS分别接到不同的IO管脚控制。主器件要和从器件通信就先拉低对应从器件的NSS管脚使能。默认状态IO1,IO2,IO3全为高电平，当主器件和从器件1通信时，拉低IO1管脚使能从器件1。而从器件2,3不使能，不作响应。下图是主器件与多个从器件通信图。
2 ]$ M; r+ j9 Z; ^6 H0 ~) P

( l- j. [  L4 e: d$ B: I- z7 P

SPI特性
    单次传输可选择为 8 或 16 位。波特率预分频系数(最大为 fPCLK/2) 。时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)可编程设置。数据顺序的传输顺序可进行编程选择，MSB 在前或 LSB 在前。
    注：MSB(Most Significant Bit)是“最高有效位”，LSB(Least Significant Bit)是“最低有效位”。
    可触发中断的专用发送和接收标志。可以使用 DMA 进行数据传输操作。下图是STM32的SPI框架图。
( [' c( o$ `: Q3 {3 P0 D/ M7 W

    如上图，MISO数据线接收到的信号经移位寄存器处理后把数据转移到接收缓冲区，然后这个数据就可以由我们的软件从接收缓冲区读出了。当要发送数据时，我们把数据写入发送缓冲区，硬件将会把它用移位寄存器处理后输出到 MOSI数据线。SCK 的时钟信号则由波特率发生器产生，我们可以通过波特率控制位（BR）来控制它输出的波特率。
$ f. g& X5 @3 t1 t& k    控制寄存器 CR1掌管着主控制电路，STM32的 SPI模块的协议设置（时钟极性、相位等）就是由它来制定的。而控制寄存器 CR2则用于设置各种中断使能。
    最后为 NSS引脚，这个引脚扮演着 SPI协议中的SS片选信号线的角色，如果我们把 NSS引脚配置为硬件自动控制，SPI模块能够自动判别它能否成为 SPI的主机，或自动进入 SPI从机模式。但实际上我们用得更多的是由软件控制某些 GPIO引脚单独作为SS信号，这个 GPIO引脚可以随便选择。
* }$ h* e( j, y' @SPI时钟时序
    根据时钟极性（CPOL）及相位（CPHA）不同，SPI有四种工作模式。
( P. S: S( Y6 q+ S" P9 K" J' T7 J  T    时钟极性(CPOL)定义了时钟空闲状态电平：
CPOL=0为时钟空闲时为低电平
CPOL=1为时钟空闲时为高电平
& U& c; u  n. g    时钟相位(CPHA)定义数据的采集时间。
+ \- l7 j* F0 b9 [% R! t* HCPHA=0:在时钟的第一个跳变沿（上升沿或下降沿）进行数据采样。
$ ]- E. Q; Q" a9 j3 ~, e( m$ ]CPHA=1:在时钟的第二个跳变沿（上升沿或下降沿）进行数据采样。

6 X3 M! T' p# l) k

CubeMX软件配置SPI:
    下面继续介绍cubeMX软件配置STM32L152的SPI接口方法。
（1）打开软件，选择对应芯片后，配置好时钟源；
- u0 }8 t  G5 x6 l, W# u/ \（2）勾选SPI1为全双工，硬件NSS关闭，如下图：
5 A1 L7 q+ a( g0 D
! |1 Y4 |( [, R$ f; n& }9 z0 [) u（3）勾选好后，PA5、PA6、PA7如下图，在配置PA4为普通io口，gpio_output
$ L' c+ H' w% `- e  l5 L
（4）SPI1的参数配置选择默认，如下图所示

（5）生成代码，保存即可。
    HAL库的SPI函数分析：
9 V; t7 }. o5 ^$ ?: f: C    下面具体分析下生成的SPI函数和函数调用。

SPI_HandleTypeDef hspi1; //SPI结构体类定义，下面看其结构体内部的声明。

: ^- U. A8 ]( C& v
下面分析SPI的初始化函数：
) u9 l* u& X0 V/ w% W& z. I
6 U! H* `8 r6 W

1. 
   9 [( f" \2 o" H* w* `  D5 T
2. void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* hspi)
   
3. {
   ' G% I  L9 H5 e
4. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   
5. if(hspi->Instance==SPI1)
   # n' o! H9 A9 S8 A! I( `3 K
6. {
   
7. /* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 0 */
   ! }( N; c) a: |7 A' o
8. /* USER CODE END SPI1_MspInit 0 */
   / Z+ H9 v3 t6 G9 {0 t& V- I! o
9. /* Peripheral clock enable */
   
10. __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();//使能SPI1时钟
    
11. /**SPI1 GPIO Configuration
    & t$ H8 K- I0 F) ~8 t7 X
12. PA5     ------> SPI1_SCK
    0 ^5 b% k+ }1 A
13. PA6     ------> SPI1_MISO
    
14. PA7     ------> SPI1_MOSI
    
15. */
    : K/ W: F0 M, J  ]: f6 D0 z( z
16. GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
    
17. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
18. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
19. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    / |6 e6 D) M/ p7 i" w& v
20. GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1;
    
21. HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);//配置SPI的数据线和时钟线
    
22. /* USER CODE BEGIN SPI1_MspInit 1 */
    
23. /* USER CODE END SPI1_MspInit 1 */
    
24. }
    
25. 
    * T! x* D# f- ^* ?. w: C: |' a& u
26. static void MX_SPI1_Init(void)
    ) N) v6 N, l& v
27. {
      C5 _% X3 H( \/ k5 y
28. hspi1.Instance = SPI1;
    % j, k- |/ k. R4 d( {0 o* ?* e
29. hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;//主模式
    4 r9 }6 `4 W+ \' `
30. hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;//全双工
    5 Z4 b0 u9 [+ M9 }9 @3 ^
31. hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;//数据位为8位
    
32. hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;//CPOL=0,low
    ' a) S- y& R) f6 w  X$ u
33. hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;//CPHA为数据线的第一个变化沿
    % @( q2 p) h# D5 {" a
34. hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;//软件控制NSS
    - l" G/ f3 H! |* z0 D
35. hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_2;//2分频，32M/2=16MHz
    
36. hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;//最高位先发送
      N2 {  t' ~2 Z- S
37. hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;//TIMODE模式关闭
    
38. hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;//CRC关闭
    4 y: c& n6 i/ p$ q* x1 i
39. hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;//默认值，无效
    
40. if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)//初始化
    
41. {
    
42. _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    " N+ e: }2 C3 [6 N- q
43. }
    
44. }

复制代码

利用SPI接口发送和接收数据主要调用以下两个函数：
8 m' _* r2 f5 ]& K+ E) C0 Y

1. 
   0 ~/ P" N1 Y5 Y' e
2. HAL_StatusTypeDef  HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);//发送数据
   
3. HAL_StatusTypeDef  HAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);//接收数据

复制代码

; e7 c6 P8 Y$ P7 F9 |+ @

0 [, @+ r8 X3 y6 z