STM32与树莓派通信

STM32 与树莓派（Raspberry Pi）的通信常见方案及实现步骤：

1. UART 串口通信（最简单）

适用场景 ：短距离、低速数据交换（如传感器数据、调试信息）。
硬件连接：

STM32引脚	树莓派引脚	备注
TX	RX (GPIO15)	交叉连接
RX	TX (GPIO14)	交叉连接
GND	GND	共地

软件配置：

STM32 端（使用HAL库）：

objectivec 复制代码

UART_HandleTypeDef huart1;
huart1.Instance = USART1;
huart1.Init.BaudRate = 115200;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
HAL_UART_Init(&huart1);

// 发送数据
uint8_t data[] = "Hello Raspberry Pi!";
HAL_UART_Transmit(&huart1, data, sizeof(data), HAL_MAX_DELAY);

树莓派端（Python）：

python 复制代码

import serial
ser = serial.Serial('/dev/ttyS0', 115200, timeout=1)  # 使用硬件串口（GPIO14/15）
while True:
    if ser.in_waiting > 0:
        received = ser.readline().decode('utf-8').strip()
        print(f"Received: {received}")

注意事项：

禁用树莓派串口控制台（通过 raspi-config → Interface Options → Serial → 关闭登录shell）。
电平匹配：STM32是3.3V，树莓派GPIO也是3.3V，可直接连接；若为5V设备需电平转换。

2. I2C 通信（多设备共享总线）

适用场景：中低速、多设备（如多个传感器）。

注意事项：

确保STM32和树莓派的I2C地址不冲突。
使用 i2cdetect -y 1 检测设备地址。

硬件连接：

STM32引脚	树莓派引脚	备注
SCL	SCL (GPIO3)	接4.7kΩ上拉电阻到3.3V
SDA	SDA (GPIO2)	接4.7kΩ上拉电阻到3.3V
GND	GND	共地

软件配置：

STM32 端（作为从设备）：

cpp 复制代码

#include "stm32f1xx_hal_i2c.h"

I2C_HandleTypeDef hi2c1;
hi2c1.Instance = I2C1;
hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;  // 100kHz
HAL_I2C_Init(&hi2c1);

uint8_t buffer[10];
HAL_I2C_Slave_Receive(&hi2c1, buffer, sizeof(buffer), HAL_MAX_DELAY);

树莓派端（Python，主设备）：

python 复制代码

import smbus
bus = smbus.SMBus(1)  # 树莓派默认I2C总线
address = 0x08        # STM32的I2C从地址
bus.write_byte(address, 0x55)  # 发送数据

3. SPI 通信（高速数据传输）

适用场景：高速、全双工（如摄像头、显示屏数据）。

注意事项：

树莓派SPI需启用（raspi-config → Interface Options → SPI）。
电平匹配：确保3.3V兼容。

硬件连接：

STM32引脚	树莓派引脚	备注
SCK	SCLK (GPIO11)	时钟线
MOSI	MOSI (GPIO10)	主发从收
MISO	MISO (GPIO9)	主收从发
CS	CE0 (GPIO8)	片选信号
GND	GND	共地

软件配置：

STM32 端（SPI从模式）：

cpp 复制代码

SPI_HandleTypeDef hspi1;
hspi1.Instance = SPI1;
hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_SLAVE;
HAL_SPI_Init(&hspi1);

uint8_t tx_data = 0xAA, rx_data;
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &tx_data, &rx_data, 1, HAL_MAX_DELAY);

树莓派端（Python，主模式）：

python 复制代码

import spidev
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0, 0)  # 总线0，设备0（CE0）
spi.max_speed_hz = 1000000  # 1MHz
resp = spi.xfer2([0x55])    # 发送并接收数据

4. USB CDC（虚拟串口）

适用场景 ：即插即用、免驱动（如调试日志传输）。
硬件连接：STM32的USB接口 ↔ 树莓派USB端口。

软件配置：

STM32 端（使用CubeMX配置USB CDC）：
1. 在CubeMX中启用USB Device模式，选择CDC类。
2. 生成代码后，通过 CDC_Transmit_FS() 发送数据。

树莓派端 （自动识别为 /dev/ttyACM0）：

python 复制代码

import serial
ser = serial.Serial('/dev/ttyACM0', 115200)
ser.write(b"Hello STM32!")

注意事项

电平兼容：STM32和树莓派GPIO均为3.3V，直接连接时避免5V设备。
共地：所有通信方式必须共地（GND连接）。
协议一致性：双方波特率、地址、数据格式需匹配。

通信方式	速率	距离	复杂度	适用场景
UART	低（≤1Mbps）	短	简单	调试、传感器数据
I2C	中（≤400kHz）	短	中等	多从设备控制
SPI	高（≥10Mbps）	短	高	高速数据传输（如屏幕）
USB	高	中	中等	即插即用通信