STM32---SPI（DMA）通信的總結(庫函數操作)

本文主要由7項內容介紹SPI并會在最后附上測試源碼供參考：

1.SPI的通信協(xié)議

2.SPI通信初始化(以STM32為從機，LPC1114為主機介紹)

3.SPI的讀寫函數

4.SPI的中斷配置

5.SPI的SMA操作

6.測試源碼

7.易出現的問題及原因和解決方法

一、SPI的通信協(xié)議

SPI（Serial Peripheral Interface）是一種串行同步通訊協(xié)議，由一個主設備和一個或多個從設備組成，主設備啟動一個與從設備的同步通訊，從而完成數據的交換。SPI接口一般由4根線組成，CS片選信號（有的單片機上也稱為NSS），SCLK時鐘信號線，MISO數據線（主機輸入從機輸出），MOSI數據線（主機輸出從機輸入），CS決定了唯一的與主設備通信的從設備，如沒有CS信號，則只能存在一個從設備，主設備通過產生移位時鐘信號來發(fā)起通訊。通訊時主機的數據由MISO輸入，由MOSI輸出，輸入的數據在時鐘的上升或下降沿被采樣，輸出數據在緊接著的下降或上升沿被發(fā)出（具體由SPI的時鐘相位和極性的設置而決定）。

二、以STM32為例介紹SPI通信

1.STM32f103帶有3個SPI模塊其特性如下：

2SPI初始化

初始化SPI主要是對SPI要使用到的引腳以及SPI通信協(xié)議中時鐘相位和極性進行設置，其實STM32的工程師已經幫我們做好了這些工作，調用庫函數，根據自己的需要來修改其中的參量來完成自己的配置即可，主要的配置是如下幾項：

l引腳的配置

SPI1的SCLK, MISO ,MOSI分別是PA5，PA6，PA7引腳，這幾個引腳的模式都配置成GPIO_Mode_AF_PP復用推挽輸出（關于GPIO的8種工作模式如不清楚請自己百度，在此不解釋），如果是單主單從，CS引腳可以不配置，都設置成軟件模式即可。

l通信參數的設置

1.SPI_Direction_2Lines_FullDuplex把SPI設置成全雙工通信；

2.在SPI_Mode里設置你的模式（主機或者從機），

3.SPI_DataSize是來設置數據傳輸的幀格式的SPI_DataSize_8b是指8位數據幀格式，也可以設置為SPI_DataSize_16b,即16位幀格式

4.SPI_CPOL和SPI_CPHA是兩個很重要的參數，是設置SPI通信時鐘的極性和相位的，一共有四種模式

在庫函數中CPOL有兩個值SPI_CPOL_High（=1）和SPI_CPOL_Low ( =0).

CPHA有兩個值SPI_CPHA_1Edge (=0)和SPI_CPHA_2Edge（=1）

CPOL表示時鐘在空閑狀態(tài)的極性是高電平還是低電平，而CPHA則表示數據是在什么時刻被采樣的，手冊中如下：

我的程序中主、從機的這兩位設置的相同都是設置成1，即空閑時時鐘是高電平，數據在第二個時鐘沿被采樣，實驗顯示數據收發(fā)都正常。

（要特別注意極性和相位的設置否則，數據傳輸會出現錯位的現象）

一般主從機的這兩個位要設置的一樣，但是網上也有人說不能設置成一樣的，在后文中我對主從機極性和相位的配置的16種情況都做了測試，結果見下文。

下圖很好的描述了4種模式下的時序狀況

引用網友的一句話：：

“SPI主模塊和與之通信的外設備時鐘相位和極性應該一致。個人理解這句話有2層意思：其一，主設備SPI時鐘和極性的配置應該由外設的從設備來決定；其二，二者的配置應該保持一致，即主設備的SDO同從設備的SDO配置一致，主設備的SDI同從設備的SDI配置一致。因為主從設備是在SCLK的控制下，同時發(fā)送和接收數據，并通過2個雙向移位寄存器來交換數據。”

5.SPI_BaudRatePrescaler波特率的設置

這在主機模式中，這一位的設置直接決定了通信的傳輸速率，而從機的設置不會影響數據傳輸的速率，手冊中有這樣一句話：

(實際測試中發(fā)現：當STM32作為從機時，它對波特率的設置會影響數據的通信，特別是在大數據兩傳輸時，當主機SPI時鐘設置為15M時，STM32從機如果是2分頻即18M則會在多次傳輸時出現錯誤，我記得在資料中看到過有前輩的經驗貼說SPI從機的時鐘設置不能高于SPI主機的時鐘設置，雖然理論上從機的時鐘設置不影響SPI通信，但是在試驗中我也驗證，當STM32從機時鐘設為4分頻9M，低于15M時，通信就不會出現問題。所以SPI從機波特率的設置最好低于SPI主機波特率的設置。)

6.SPI_FirstBit這一位是設置首先傳輸的高字節(jié)還是低字節(jié)

SPI_FirstBit_MSB是先傳輸高字節(jié)，SPI_FirstBit_LSB是先傳輸低字節(jié)

注意在初始化函數里還有兩項重要的內容就是在初始化之前先使能SPI的時鐘和在初始化配置完成后使能SPI。

（………..初始化配置……………）

三、SPI的讀寫函數

SPI有一個16位的數據寄存器SPI_DR，它對應兩個緩沖區(qū)，1個發(fā)送緩沖區(qū)，1個接收緩沖區(qū)，當在控制寄存器里SPI_CR1里對DFF位設置數據幀格式為8位時,發(fā)送和接收只用到SPI_DR[7:0]這8位，15-8位被強制為0，幀格式設置成16位時全用。

讀寫過程在手冊中是這樣描述的：

簡而言之，

發(fā)送時，可以通過檢測SPI_SR中的TXE位，當數據寄存器里有數據時，TXE位是0，當數據全部從數據寄存器的發(fā)送緩沖區(qū)傳輸到移位寄存器時TXE位被置1，這時候可以再往數據寄存器里寫入數據?？梢酝ㄟ^

while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)來檢測。

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE)是庫函數，可以檢測SPI的一些狀態(tài)位。

接收時，可以通過檢測SPI_SR中的RXNE位，當數據寄存器里有數據時，RXNE位是0，當數據全部從數據寄存器的接收緩沖區(qū)傳輸到移位寄存器時RXNE位被置1，這時候可以從數據寄存器里讀出數據?？梢酝ㄟ^

while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);來檢測。源程序如下，

SPI讀寫一個字節(jié)，讀寫一體

當能成功發(fā)送和接收一個字節(jié)時，發(fā)送數組數據就變的簡單了，只需要一個for循環(huán)，和指針變量的遞增即可。以下僅為參考：

（有一點特別注意，從機數據傳輸時要依賴主機的時鐘，所以主機在接收從機發(fā)送的數據時要往從機發(fā)送啞巴字節(jié)，這個字節(jié)可以自己定義0xff,0xfe等什么字節(jié)都可以）

讀寫分開的函數：

void SPI_Ecah_Buffer_Send(u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)

{

for(int i = 0; i < NumByteToRead; i++)

{

SPI_Conmunication_SendByte(*pBuffer);

pBuffer++;

}

}

void SPI_Buffer_Receive(u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)

{

while (NumByteToRead--)

{

*pBuffer = SPI_Conmunication_SendByte (Dummy_Byte);

pBuffer++;

}

}

讀寫一體的函數

void SPI_Ecah_Buffer_Send(u8* str , u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)

{

for(int i = 0; i < NumByteToRead; i++)

{

*str = SPI_Conmunication_SendByte(*pBuffer);

pBuffer++;

str++;

}

}

四、SPI的中斷配置

在SPI的SPI_CR2中可以配置，STM32的SPI的通信一共有8個中斷其中最常用的是如下4個。

TXEIE：發(fā)送緩沖區(qū)空中斷使能

在發(fā)送過程中，數據全部從數據寄存器的發(fā)送緩沖區(qū)傳輸到移位寄存器時TXE位被置1這時如果使能了TXEIE就會觸發(fā)發(fā)送完成的中斷請求。在中斷服務函數里可以做你想做的事情，也可以用一個標志位，在外面完成相應的操作。

(使用中斷時要特別注意，及時的清除中斷標志，為下一次能夠觸發(fā)中斷做準備。而清除中斷的操作可以放在中斷服務函數中，或者其他你認為何時的地方。)

RXNEIE：接收緩沖區(qū)非空中斷使能

接收同發(fā)送。

TXDMAEN：發(fā)送緩沖區(qū)DMA使能

RXDMAEN：接收緩沖區(qū)DMA使能

手冊中有這樣一句話，“不能同時設置TXEIE和TXDMAEN”這一點要特別注意。也就是說如果你在SPI的通信中不用DMA則使能TXEIE的中斷，禁能TXDMAEN的中斷，如果在SPI中使用DMA傳輸，則禁能TXEIE的中斷，只使能TXDMAEN的中斷。

五、SPI的DMA操作

DMA（Direct Memory Access）直接內存存取，直接存儲器存取用來提供在外