STM32作为SPI slave与主机异步通信

背景

最近被测试提了个BUG，说某款产品在用户按下前面板的按键后，对应的按键灯没有亮起来。前面板跟主机是通过SPI口通信，前面板是从机，从机想要主动发送消息，需要通过GPIO中断来通知主机：

上图前面板是STM32（没有RTOS），主机是RK3588平台，INT是GPIO管脚，CS、MISO、MOSI是SPI标准信号。

整个通信过程是异步的：
前面板主机检测到用户按下了hold键发送SPI请求：用户按下了hold键主机App要求点亮hold键和numeric键的按键灯接收SPI命令：点亮hold键和numeric键的按键灯点亮hold键和numeric键的按键灯前面板主机

hold键示例的视频：

按键按下到按键灯亮起

思路

因为前面板是从机，它不知道主机什么时候会发消息，因此需要一直监听SPI总线，等待主机的command。另一方面，它也不知道用户什么时候会按下按键，因此需要一直扫描按键接口，并在检测到按键活动后尽快向SPI总线发送消息，即request，这两种事件对于STM32来说，都是异步的。

SPI总线虽然是双向通信的，但是仅限同步收发（UART是异步收发）。换句话说，尽管STM32发送request的同时可以接收command，但这两种消息的信源（用户和app）却不是同步的，因此不能调用HAL_SPI_TransmitReceive_DMA等双向API来通信，只能分别调用HAL_SPI_Transmit_DMA和HAL_SPI_Receive_DMA来模拟异步通信。

解决方法

为了清晰，用流程图来描述：
SPI发送完成中断 SPI接收完成中断主循环否是进入中断退出中断进入中断退出中断调用HAL_SPI_Receive_DMA接收command 扫描按键处理SPI command，点亮LED 用户按下某个按键调用HAL_SPI_Abort中止当前的SPI接收调用HAL_SPI_Transmit_DMA发送request

注意事项：

STM32绝大部分时间都在监听并执行主机发来的command，仅在用户按下按键时才发送request
发送request前，必须先abort掉当前的SPI接收流程（SPI同步通信模式的限制）
STM没有Linux那种用户态和内核态的说法，因此在中断里也可以再次启动SPI接收流程，即恢复到监听下一个command的状态。
最好给command和request分别开辟一个队列，接收中断将command入队，主循环将command出队；主循环发送request前将其入队，发送完成中断将其出队。这样做的好处是可以容纳不同类型、不同时间点的request（按键、旋钮、command的response等），以及不同类型、不同时间点的command（LED点亮命令、蜂鸣器开关命令、固件版本查询命令等）。

可能存在的问题

按照上述思路写完代码后，发现只要用户有按键行为，按键灯就仍然点不亮，从串口打印来看，是接收到的command出现了掐头或去尾的现象。

分析是SPI内部的FIFO没有正确清空，网上搜了下，这篇文章分析得比较到位，我在评论区找到了解决办法，贴出来：

c 复制代码

void reset_spi1(void)
{
	__HAL_RCC_SPI1_FORCE_RESET();
	__HAL_RCC_SPI1_RELEASE_RESET();
	MX_SPI1_Init();
}

在每次启动接收前都调一下上面的代码，就可能清空FIFO。经测试，SPI没有再出现掐头去尾的现象。

总结

如果应用场景是双向异步通信，且是系统拓扑是点到点，就别选SPI了，UART更好。