STM32硬件SPI函数解析与示例

1. SPI 简介

SPI（Serial Peripheral Interface）即串行外设接口，是一种高速、全双工、同步的通信总线，常用于微控制器与各种外设（如传感器、存储器等）之间的通信。STM32 系列微控制器提供了多个 SPI 接口，具有灵活的配置选项。

2. 相关函数解析

2.1 初始化相关函数

SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct)
- 功能：根据 SPI_InitStruct 结构体中的参数初始化指定的 SPI 外设。
- 参数：
  - SPIx：指定要初始化的 SPI 外设，如 SPI1、SPI2 等。
  - SPI_InitStruct：指向 SPI_InitTypeDef 结构体的指针，该结构体包含了 SPI 的各种配置参数。

示例代码：

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SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; // 全双工模式
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; // 主模式
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // 数据位为8位
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; // 时钟极性
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; // 时钟相位
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; // 软件控制NSS
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; // 波特率预分频
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; // 先发送高位
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; // CRC多项式
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

SPI_Cmd(SPI_TypeDef* SPIx, FunctionalState NewState)
- 功能：使能或禁用指定的 SPI 外设。
- 参数：
  - SPIx：指定要操作的 SPI 外设。
  - NewState：可以是 ENABLE 或 DISABLE。

示例代码：

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SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); // 使能SPI1

2.2 数据传输相关函数

SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)
- 功能：向指定的 SPI 外设发送一个数据。
- 参数：
  - SPIx：指定要操作的 SPI 外设。
  - Data：要发送的数据。

示例代码：

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SPI_I2S_SendData(SPI1, 0x55); // 向SPI1发送数据0x55

SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx)
- 功能：从指定的 SPI 外设接收一个数据。
- 参数：
  - SPIx：指定要操作的 SPI 外设。
- 返回值：接收到的数据。

示例代码：

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uint16_t receivedData = SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); // 从SPI1接收数据

2.3 状态检查相关函数

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t SPI_I2S_FLAG)
- 功能：检查指定 SPI 外设的指定标志位状态。
- 参数：
  - SPIx：指定要操作的 SPI 外设。
  - SPI_I2S_FLAG：要检查的标志位，如 SPI_FLAG_TXE（发送缓冲区为空）、SPI_FLAG_RXNE（接收缓冲区非空）等。
- 返回值 ：如果标志位被设置，返回 SET；否则返回 RESET。

示例代码：

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while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_FLAG_TXE) == RESET); // 等待发送缓冲区为空

3. 完整示例代码

以下是一个简单的 SPI 主模式发送和接收数据的示例代码：

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#include "stm32f10x.h"

void SPI1_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

    // 使能SPI1和GPIOA时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置SPI1引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // SPI1配置
    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

    // 使能SPI1
    SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

void SPI1_SendByte(uint8_t data)
{
    // 等待发送缓冲区为空
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_FLAG_TXE) == RESET);
    // 发送数据
    SPI_I2S_SendData(SPI1, data);
    // 等待接收缓冲区非空
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_FLAG_RXNE) == RESET);
    // 读取接收数据（清空缓冲区）
    SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

uint8_t SPI1_ReceiveByte(void)
{
    // 发送一个虚拟数据以触发接收
    SPI_I2S_SendData(SPI1, 0xFF);
    // 等待接收缓冲区非空
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_FLAG_RXNE) == RESET);
    // 读取接收数据
    return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

int main(void)
{
    uint8_t sendData = 0xAA;
    uint8_t receivedData;

    // 配置SPI1
    SPI1_Configuration();

    // 发送数据
    SPI1_SendByte(sendData);

    // 接收数据
    receivedData = SPI1_ReceiveByte();

    while (1)
    {
        // 主循环
    }
}

4. 代码说明

SPI1_Configuration 函数：对 SPI1 进行初始化配置，包括 GPIO 引脚配置和 SPI 参数配置，并使能 SPI1。
SPI1_SendByte 函数：向 SPI1 发送一个字节的数据，发送前等待发送缓冲区为空，发送后等待接收缓冲区非空并读取数据以清空缓冲区。
SPI1_ReceiveByte 函数：从 SPI1 接收一个字节的数据，通过发送一个虚拟数据触发接收，然后等待接收缓冲区非空并读取数据。
main 函数：调用初始化函数，发送一个数据并接收数据，最后进入主循环。