【STM32】SPI协议整理：硬件连接、通信时序与HAL库操作

文章目录

【STM32】SPI协议整理：硬件连接、通信时序与HAL库操作
- 概述
- 一、SPI程序层次
- - [1.1 SPI硬件原理图解析](#1.1 SPI硬件原理图解析)
  - [1.2 硬件框图 & 软件层次](#1.2 硬件框图 & 软件层次)
- [二、SPI 协议](#二、SPI 协议)
- - [2.1 CS 片选](#2.1 CS 片选)
  - [2.2 SPI 是怎么传 1 字节数据](#2.2 SPI 是怎么传 1 字节数据)
  - [2.3 SPI模式](#2.3 SPI模式)
- [三、HAL 编程](#三、HAL 编程)
- - [3.1 STM32CubeMX 配置](#3.1 STM32CubeMX 配置)
  - [3.2 查询方式函数说明](#3.2 查询方式函数说明)
  - [3.3 中断方式函数说明](#3.3 中断方式函数说明)
  - [3.4 DMA 方式函数说明](#3.4 DMA 方式函数说明)
  - [3.5 W25Q64 操作方法](#3.5 W25Q64 操作方法)

概述

SPI 可以理解为：主控 MCU 按自己给出的时钟节拍，和外设一边发数据、一边收数据的高速串行通信协议。（同步）（全双工）
SPI 接口主要应用在 EEPROM、 FLASH、实时时钟、网络控制器、 OLED 显示驱动器、 AD转换器，数字信号处理器、数字信号解码器等设备之间。

一、SPI程序层次

1.1 SPI硬件原理图解析

SPI_Flash模块	SPI硬件原理图

MCU 引脚	SPI 名称	Flash 引脚	作用
PA7	MOSI	DI	MCU ==> Flash
PA6	MISO	DO	Flash ==> MCU
PA5	SCK	SCK	MCU 提供时钟（节拍）
PB9	CS	CS	片选，选择某个 Flash
GND	GND	GND	共地
VCC	VCC	VCC	供电

1.2 硬件框图 & 软件层次

SPI 硬件框图	SPI 软件层次

程序 ==>通过SPI控制器来操作SPI Flash（SPI设备）

二、SPI 协议

2.1 CS 片选

硬件连线

SPI设备只能片选一个，谁的 CS 被拉低，谁就被选中

2.2 SPI 是怎么传 1 字节数据

SPI 传输一个字节

2.3 SPI模式

SPI 模式	CPOL	CPHA
Mode 0	0（SCK初始电平为低）	0（在第一个时钟沿采样数据）
Mode 1	0（SCK初始电平为低）	1（在第二个时钟沿采样数据）
Mode 2	1（SCK初始电平为高）	0（在第一个时钟沿采样数据）
Mode 3	1（SCK初始电平为高）	1（在第二个时钟沿采样数据）

不管是什么模式，SPI协议都可以同时发送八位数据，同时接收到八位数据（交换数据）

三、HAL 编程

3.1 STM32CubeMX 配置

配置 SPI	配置 CS 片选

3.2 查询方式函数说明

c 复制代码

/* 发送同时接收数据 */
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
/* 发送数据 */
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
/* 接收数据 */
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

参数	说明
`SPI_HandleTypeDef *hspi`	使用哪个 SPI 控制器
`uint8_t pTxData或uint8_t pData`	要发送的数据的 buffer
`uint8_t pRxData或uint8_t pData`	存储接收到的数据是 buffer
`uint16_t Size`	数据个数
`uint32_t Timeout`	超时时间，单位是 Tick，一般是 1ms
返回值	HAL_OK：成功HAL_ERROR：错误HAL_BUSY：总线忙HAL_TIMEOUT：超时

3.3 中断方式函数说明

STM32cubeMX 配置中断方式

c 复制代码

/* 发送同时接收数据 */
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size);
/* 发送数据 */
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_tSize);
/* 接收数据 */
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size)
    
/* 发送、接收完成回调函数 */
void HAL_SPI_TxRxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi);
/* 发送完成回调函数 */
void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi);
/* 接收完成回调函数 */
void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
/* 出错回调函数 */
void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi);

参数	说明
`SPI_HandleTypeDef *hspi`	使用哪个 SPI 控制器
`uint8_t pTxData / uint8_t pData`	要发送的数据的 buffer
`uint8_t pRxData / uint8_t pData`	存储接收到的数据是 buffer
`uint16_t Size`	数据个数
`uint32_t Timeout`	超时时间，单位是 Tick，一般是 1ms
返回值	HAL_OK：成功 HAL_ERROR：错误 HAL_BUSY：总线忙 HAL_TIMEOUT：超时

3.4 DMA 方式函数说明

STM32cubeMX 配置DMA方式

c 复制代码

/* 发送同时接收数据 */
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size);
/* 发送数据 */
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit_DMA(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size);
/* 接收数据 */
HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive_DMA(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size);

/* 发送、接收完成回调函数 */
void HAL_SPI_TxRxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi);
/* 发送完成回调函数 */
void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi);
/* 接收完成回调函数 */
void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
/* 出错回调函数 */
void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi);

参数	说明
`SPI_HandleTypeDef *hi2c`	使用哪个 I2C 控制器
`uint16_t DevAddress`	设备地址，需要把 7 位地址左移 1 位
`uint8_t *pData`	数据 buffer
`uint16_t Size`	数据个数
返回值	HAL_OK：成功HAL_BUSY：总线忙

3.5 W25Q64 操作方法

读数据

写使能、读状态，擦除扇区，烧写页见W25Q64芯片手册

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