STM32—cubeMX+HAL库的SPI接口使用

STM32之SPI简介：

（1）SPI协议【Serial Peripheral Interface】

 串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。主要用在MCU与FLASH\ADC\LCD等模块之间的通信。

（2）SPI信号线

 SPI 共包含 4 条总线。

SS（Slave Select）：片选信号线，当有多个SPI 设备与 MCU 相连时，每个设备的这个片选信号线是与 MCU 单独的引脚相连的，而其他的 SCK、MOSI、MISO 线则为多个设备并联到相同的 SPI 总线上，低电平有效。

SCK （Serial Clock）：时钟信号线，由主通信设备产生，不同的设备支持的时钟频率不一样，如 STM32 的 SPI 时钟频率最大为 f PCLK /2。

MOSI （Master Output Slave Input）：主设备输出 / 从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。

MISO（Master Input Slave Output）：主设备输入 / 从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据，从机的数据则由这条信号线输出，即在这条线上数据的方向为从机到主机。

下图是主器件与多个从器件通信图。其中SCK，MOSI，MISO是接在一起的，NSS分别接到不同的IO管脚控制。主器件要和从器件通信就先拉低对应从器件的NSS管脚使能。默认状态IO1,IO2,IO3全为高电平，当主器件和从器件1通信时，拉低IO1管脚使能从器件1。而从器件2,3不使能，不作响应。

（3）SPI特性

单次传输可选择为 8 或 16 位。
波特率预分频系数(最大为 fPCLK/2) 。
时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)可编程设置。
数据顺序的传输顺序可进行编程选择，MSB 在前或 LSB 在前。
注：MSB(Most Significant Bit)是“最高有效位”，LSB(Least Significant Bit)是“最低有效位”。
可触发中断的专用发送和接收标志。
可以使用 DMA 进行数据传输操作。

如上图，MISO数据线接收到的信号经移位寄存器处理后把数据转移到接收缓冲区，然后这个数据就可以由我们的软件从接收缓冲区读出了。

当要发送数据时，我们把数据写入发送缓冲区，硬件将会把它用移位寄存器处理后输出到 MOSI数据线。

SCK 的时钟信号则由波特率发生器产生，我们可以通过波特率控制位（BR）来控制它输出的波特率。

控制寄存器 CR1掌管着主控制电路，STM32的 SPI模块的协议设置（时钟极性、相位等）就是由它来制定的。而控制寄存器 CR2则用于设置各种中断使能。

最后为 NSS引脚，这个引脚扮演着 SPI协议中的SS片选信号线的角色，如果我们把 NSS引脚配置为硬件自动控制，SPI模块能够自动判别它能否成为 SPI的主机，或自动进入 SPI从机模式。但实际上我们用得更多的是由软件控制某些 GPIO引脚单独作为SS信号，这个 GPIO引脚可以随便选择。

（4）SPI时钟时序

根据时钟极性（CPOL）及相位（CPHA）不同，SPI有四种工作模式。

时钟极性(CPOL)定义了时钟空闲状态电平：

CPOL=0为时钟空闲时为低电平

CPOL=1为时钟空闲时为高电平

时钟相位(CPHA)定义数据的采集时间。

CPHA=0:在时钟的第一个跳变沿（上升沿或下降沿）进行数据采样。

CPHA=1:在时钟的第二个跳变沿（上升沿或下降沿）进行数据采样。

cubeMX软件配置SPI:

下面继续介绍cubeMX软件配置STM32L152的SPI接口方法。

（1）打开软件，选择对应芯片后，配置好时钟源；

（2）勾选SPI1为全双工，硬件NSS关闭，如下图：

（3）勾选好后，PA5、PA6、PA7如下图，在配置PA4为普通io口，gpio_output

（4）SPI1的参数配置选择默认，如下图所示

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本文作者：J-KAI
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