STM32——SPI通信

前言

SPI 是嵌入式开发中最常用、最高速的同步串行通信协议之一，广泛用于驱动 OLED 屏、TFTLCD、W25QXX Flash、传感器等外设。

一、SPI 通信

1. 什么是 SPI？

SPI（Serial Peripheral Interface）串行外设接口 是一种高速、全双工、同步、主从式的通信总线。

串行：数据一位一位传输
全双工 ：发送和接收可以同时进行
同步：主机提供统一时钟，收发双方严格同步
主从：STM32 一般作为主机，外设作为从机

2. SPI 4 根核心信号线

引脚	名称	功能
SCLK	串行时钟	主机产生，控制通信速度
MOSI	主机发→从机收	主机输出数据
MISO	从机发→主机收	主机接收数据
CS/NSS	片选信号	选中要通信的从设备

3. SPI 4 种工作模式（关键）

由 CPOL（时钟空闲电平） 和 CPHA（数据采样沿） 决定：

CPOL：时钟空闲时的电平
CPHA：数据在第几个时钟边沿采样

CPOL = High（空闲高）
CPHA = 2Edge（第二个边沿采样）

对应 SPI 模式 3，是屏幕、Flash 最常用模式。

4. SPI 通信特点

✅ 速度极快（最高可达系统时钟）✅ 全双工，收发同步✅ 协议简单，硬件自动完成收发✅ 适合短距离高速通信

二、工程文件说明

驱动代码分为两个文件：

spi.c ------ SPI 驱动实现
spi.h ------ 函数声明

包含 3 个核心函数：

SPI2_Init()：SPI2 初始化
SPI2_ReadWriteByte()：SPI 读写一个字节
SPI2_SetSpeed()：动态修改 SPI 通信速度

三、代码

1. spi.h 头文件

复制代码

#ifndef _SPI_H_   // 防止头文件被重复包含
#define _SPI_H_

#include "stm32f10x.h"  // 包含STM32标准库

// 函数声明
void SPI2_Init(void);                        // SPI2初始化
u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 dat);               // SPI2读写一个字节
void SPI2_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler); // 设置SPI2速度

#endif

2. spi.c 驱动文件

复制代码

#include "stm32f10x.h"
#include "spi.h"

/**********************************************************
 * 函数名：SPI2_Init
 * 功能 ：SPI2初始化（GPIO + 通信模式 + 时序 + 速率）
 * 备注 ：PB13=SCLK  PB14=MISO  PB15=MOSI
 **********************************************************/
void SPI2_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  // GPIO初始化结构体
	SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;    // SPI初始化结构体
	
	//====================== 1. GPIO初始化 ======================
	// SPI属于硬件外设，必须配置为 复用推挽输出(AF_PP)
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	// SPI2的三个引脚：PB13、PB14、PB15
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
	// GPIO速度设置为50MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	// 初始化GPIOB
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	// 默认拉高三个SPI引脚（空闲状态）
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15);
	
	//====================== 2. SPI参数配置 ======================
	// 设置为双线全双工模式（发送和接收同时进行）
	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
	// STM32作为主机（Master）
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
	// 数据宽度：8位（最常用）
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
	// 时钟空闲电平：高电平（模式3）
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
	// 数据采样沿：第二个时钟沿（模式3）
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
	// 片选信号：软件管理（自己用GPIO控制CS）
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
	// 初始化波特率：256分频（最慢，最稳定）
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;
	// 数据传输格式：高位先行(MSB)
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
	// CRC校验多项式（一般不用，默认7）
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
	// 根据配置初始化SPI2
	SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);
    
    // 最后使能SPI外设
    SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);
}

/**********************************************************
 * 函数名：SPI2_ReadWriteByte
 * 功能 ：SPI2主机读写一个字节（全双工）
 * 输入 ：dat 要发送的数据
 * 返回 ：接收到的数据
 * 备注 ：SPI特性：发1字节 = 同时收1字节
 **********************************************************/
u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 dat)
{
	u8 t = 0;  // 超时计数
	
	// 1. 等待发送缓冲区为空（TXE=1表示空）
	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)
	{
		t++;
		if(t >= 200) return 0;  // 超时防止程序卡死
	}
	
	// 2. 通过SPI2发送一个字节
	SPI_I2S_SendData(SPI2, dat);
	
	t = 0;
	// 3. 等待接收缓冲区非空（RXNE=1表示收到数据）
	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
	{
		t++;
		if(t >= 200) return 0;  // 超时判断
	}
	
	// 4. 读取并返回SPI2接收到的数据
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);
}

/**********************************************************
 * 函数名：SPI2_SetSpeed
 * 功能 ：动态修改SPI2通信速度
 * 输入 ：分频系数（2、4、8、16...256）
 * 注意 ：修改SPI配置必须先关闭SPI！
 **********************************************************/
void SPI2_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler)
{
	// 检查输入参数是否合法
	assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler));
	
	// 【重要】修改配置前必须先关闭SPI
	SPI_Cmd(SPI2, DISABLE);
	
	// 清空CR1寄存器的BR[2:0]位（这三位是设置速度的）
	SPI2->CR1 &= 0xFFC7;
	
	// 设置新的分频值
	SPI2->CR1 |= SPI_BaudRatePrescaler;
	
	// 重新使能SPI
	SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);
}

四、代码核心重点讲解

1. 初始化函数 `SPI2_Init`

GPIO 必须设为复用推挽输出
模式 3（CPOL=1，CPHA=1） 适合绝大多数屏幕和 Flash
初始化用低速 256 分频，保证稳定
主机模式、8 位数据、高位先行

2. 读写函数 `SPI2_ReadWriteByte`（SPI 灵魂）

SPI 是全双工：发送 = 接收流程：

等发送区空
发送数据
等接收完成
返回读到的数据

带超时处理，防止总线卡死。

3. 速度设置函数 `SPI2_SetSpeed`

修改 SPI 速度必须先关闭 SPI
先清零旧速度，再写入新速度
可随时切换速度：初始化慢，运行后改快

五、使用示例

复制代码

// 初始化
SPI2_Init();

// 读写数据
u8 recv_data = SPI2_ReadWriteByte(0x80);

// 改高速（2分频）
SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_2);

六、总结

这套 SPI 代码是STM32 最标准、最通用、最稳定的硬件 SPI 主机驱动：✅ 带完整注释，新手能看懂✅ 带超时保护，不卡死✅ 可动态修改速度✅ 支持所有 SPI 外设（OLED、LCD、Flash、传感器）✅ 模式 3 配置，工业最常用

STM32——SPI通信

前言

一、SPI 通信

1. 什么是 SPI？

2. SPI 4 根核心信号线

3. SPI 4 种工作模式（关键）

4. SPI 通信特点

二、工程文件说明

三、代码

1. spi.h 头文件

2. spi.c 驱动文件

四、代码核心重点讲解

1. 初始化函数 SPI2_Init

2. 读写函数 SPI2_ReadWriteByte（SPI 灵魂）

3. 速度设置函数 SPI2_SetSpeed

五、使用示例

六、总结

1. 初始化函数 `SPI2_Init`

2. 读写函数 `SPI2_ReadWriteByte`（SPI 灵魂）

3. 速度设置函数 `SPI2_SetSpeed`