STM32F1和STM32F4在配置硬件SPI1时有什么不同？

以下是 STM32F1 和 STM32F4 在配置 硬件SPI1 时的关键差异对比，涵盖时钟、GPIO、外设配置和性能优化等方面：

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一、时钟配置差异

特性	STM32F1	STM32F4
SPI1时钟总线	APB2 (最高72MHz)	APB2 (最高84MHz/90MHz)
时钟使能函数	RCC_APB2PeriphClockCmd()	RCC_APB2PeriphClockCmd()
GPIO时钟总线	APB2	AHB1 (速度更快)

F4示例代码：

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); // GPIO时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); // SPI1时钟

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二、GPIO配置差异

特性	STM32F1	STM32F4
复用功能配置	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP	GPIO_Mode_AF + GPIO_PinAFConfig()
引脚复用映射	无独立函数，直接配置复用模式	需调用GPIO_PinAFConfig()
速度设置	无明确速度配置	支持GPIO_Speed_50MHz/100MHz

F1配置示例：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  // 复用推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; // SCK, MOSI
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

F1系列MISO直接配置成上拉输入模式即可
F4系列MISO必须配置成复用+上拉
F4配置示例：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
    .GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF,
    .GPIO_OType = GPIO_OType_PP,
    .GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz,
    .GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL,
    .GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7
};
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_SPI1); // SCK
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_SPI1); // MOSI

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三、SPI外设配置差异

特性	STM32F1	STM32F4
SPI结构体成员	较简单，无独立CRCPolynomial字段	支持更复杂的CRC和DMA配置
波特率分频系数	固定分频值（如2,4,8,...）	支持更灵活的分频（如2,4,8,...,256）
数据位宽	仅支持8位/16位	支持8位/16位，部分型号支持32位

F1 SPI初始化：

SPI_InitTypeDef SPI_InitStruct = {
    .SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex,
    .SPI_Mode = SPI_Mode_Master,
    .SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b,
    .SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low,
    .SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge,
    .SPI_NSS = SPI_NSS_Soft,
    .SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8,
    .SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB
};
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStruct);

F4 SPI初始化（支持CRC）：

SPI_InitTypeDef SPI_InitStruct = {
    .SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex,
    .SPI_Mode = SPI_Mode_Master,
    .SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b,
    .SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low,
    .SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge,
    .SPI_NSS = SPI_NSS_Soft,
    .SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4,
    .SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB,
    .SPI_CRCPolynomial = 7  // F4特有
};
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStruct);

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四、DMA配置差异

特性	STM32F1	STM32F4
DMA控制器	1个DMA控制器（DMA1）	2个DMA控制器（DMA1/DMA2）
流(Stream)概念	无	支持流(Stream)和通道(Channel)
触发源选择	固定映射	灵活配置（通过DMA_InitStruct.DMA_Channel）

F4 DMA配置示例：

DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct = {
    .DMA_Channel = DMA_Channel_3,
    .DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&SPI1->DR,
    .DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)tx_buffer,
    .DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral,
    .DMA_BufferSize = BUFFER_SIZE,
    .DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable,
    .DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable,
    .DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte,
    .DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte,
    .DMA_Mode = DMA_Mode_Normal,
    .DMA_Priority = DMA_Priority_High,
    .DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Enable,
    .DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full,
    .DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_INC4,
    .DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_INC4
};
DMA_Init(DMA2_Stream3, &DMA_InitStruct);

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五、中断与性能优化

特性	STM32F1	STM32F4
中断优先级配置	仅4位抢占优先级	支持4位抢占优先级+4位子优先级
最大SPI时钟	18MHz (APB2=72MHz, 分频4)	21MHz (APB2=84MHz, 分频4)
硬件CRC	不支持	支持硬件CRC计算

F4中断配置示例：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct = {
    .NVIC_IRQChannel = SPI1_IRQn,
    .NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1,
    .NVIC_IRQChannelSubPriority = 0,  // F4特有子优先级
    .NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE
};
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

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六、实际应用注意事项

1. F1的特殊性：

   • 无需配置引脚复用映射（AF配置内置于GPIO模式）
   • DMA功能较简单，适合低速传输

2. F4的特殊性：

• 必须配置引脚复用映射：

	/*引脚复用映射 未配置复用功能时，GPIO无法连接到SPI外设，导致信号无法传输*/
	GPIO_PinAFConfig(SPI_CLK_GPIO_PORT, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_SPI1); // SCK
    GPIO_PinAFConfig(SPI_MISO_GPIO_PORT, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_SPI1); // MISO
    GPIO_PinAFConfig(SPI_MOSI_GPIO_PORT, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_SPI1); // MOSI

• 必须将MISO配置成复用+上拉（这里有些难理解，MISO正常情况下应该是上拉输入，F4系列却强行需要配置为AF+上拉，这里与F1配置不同，尤为需要注意）

3. F4的优势：

• 支持更高的时钟频率和更精细的DMA控制
• 通过GPIO_PinAFConfig()灵活分配引脚功能

3. 跨平台兼容代码 ：

   #if defined(STM32F10X)
       // F1专用配置
       GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
   #elif defined(STM32F40XX)
       // F4专用配置
       GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
       GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_SPI1);
   #endif

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七、调试技巧

1. F1常见问题：

   • 检查GPIO_Mode_AF_PP是否正确配置
   • 确保APB2时钟使能

2. F4常见问题：

   • 确认GPIO_PinAFConfig()调用
   • 检查DMA流(Stream)和通道(Channel)是否匹配

3. 通用验证方法：

   // 读取SPI状态寄存器
   printf("SPI1->SR = 0x%04X\n", SPI1->SR);
   /* 关键位：
      - BIT 1: TXE (发送缓冲区空)
      - BIT 0: RXNE (接收数据就绪)
      - BIT 5: MODF (模式错误)
   */

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总结

• STM32F1 ：配置简单，适合低速场景，注意复用模式为GPIO_Mode_AF_PP
• STM32F4 ：功能强大，需额外配置引脚复用映射，支持高性能DMA和CRC
• 移植建议：使用条件编译区分芯片型号，优先验证SPI基础通信功能