【STM32F429开发板用户手册】第31章 STM32F429的SPI总线基础知识和HAL库API

2022-03-18 09:58:39

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第31章 STM32F429的SPI总线基础知识和HAL库API

本章节为大家讲解SPI（Serial peripheral interface）总线的基础知识和对应的HAL库API。

31.1 初学者重要提示

31.2 SPI总线基础知识

31.3 SPI总线的HAL库用法

31.4 源文件stm32f4xx_hal_spi.c

31.5 总结

31.1 初学者重要提示

STM32H7的SPI支持4到32bit数据传输，而STM32F1和F4系列仅支持8bit或者16bit。
STM3F429的主频168MHz时，SPI1、4、5、6最高通信时钟是42MHz，而SPI2和SPI3是21MHz。
SPI总线的片选引脚SS在单一的主从器件配置下是可选的，一般情况下可以不使用。
搜集了几篇质量比较高的SPI总线介绍帖：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=96788。

31.2 SPI总线基础知识

31.2.1 SPI总线的硬件框图

认识一个外设，最好的方式就是看它的框图，方便我们快速的了解SPI的基本功能，然后再看手册了解细节。

通过这个框图，我们可以得到如下信息：

SCK（CK），Serial Clock

此引脚在主机模式下用于时钟输出，从机模式下用于时钟输入。

MISO（SDI），Master In / Slave Out data

此引脚在从机模式下用于发送数据，主机模式下接收数据。

MOSI（SDO）, Master Out / Slave In data

此引脚在从机模式下用于数据接收，主机模式下发送数据。

SS（WS）, Slave select pin

根据SPI和SS设置，此引脚可用于：

(1) 选择从器件进行通信。

(2) 允许多主模式（可以禁止NSS引脚输出）。

31.2.2 SPI接口的区别和时钟源（SPI1到SPI6）

这个知识点在初学的时候容易忽视，所以我们这里整理下。

SPI1到SPI6的所在的总线

SPI1，SPI4，SPI5，SPI6在APB2总线，SPI2，SPI3在APB1总线。SPI的最高时钟由这些总线决定的。

SPI1到SPI6的支持的最高时钟

STM32F429主频在168MHz下，SPI1，SPI4，SPI5，SPI6的最高时钟是84MHz，而SPI2和SPI3是42MHz。这里特别注意一点，SPI工作时最少选择二分频，也就是说SPI1,4,5,6实际通信时钟是42MHz，而SPI2,3是21MHz。

31.2.3 SPI总线全双工，单工和半双工通信

片选信号SS在单一的主从器件配置下是可选的，一般情况下可以不使用。

全双工通信（F4只有一个移位寄存器）

全双工就是主从器件之间同时互传数据，SPI总线的全双工模式接线方式如下：

关于这个接线图要认识到以下几点：

注意接线方式，对于主器件来说MISO引脚就是输入端，从器件的MISO是输出端，即Master In / Slave Out data。MOSI也是同样道理。
每个时钟信号SCK的作用了，主器件的MISO引脚接收1个bit数据，MOSI引脚输出1个bit数据。
这种单一的主从接线模式下，SS引脚可以不使用。

半双工通信

半双工就是同一个时刻只能为一个方向传输数据，SPI总线的半工模式接线方式如下：

关于这个接线图要认识到以下几点：

更改通信方式时，要先禁止SPI。
主器件的MISO和从器件的MISO不使用，可以继续用作标准GPIO。
1KΩ的接线电阻很有必要，因为当主器件和从器件的通信方向不是同步变化时，容易出现其中一个输出低电平，另一个输出高电平，造成短路。
这种单一的主从接线模式下，SS引脚可以不使用

单工模式

单工就是只有一种通信方向，即发送或者接收，SPI总线的单工模式接线方式如下：

关于这个接线图要认识到以下几点：

未用到的MOSI或者MISO可以用作标准GPIO。
这种单一的主从接线模式下，SS引脚可以不使用。

31.2.4 SPI总线星型拓扑

SPI总线星型拓扑用到的地方比较多，V6开发板就是用的星型拓扑外接多种SPI器件：

关于这个接线图，有以下几点需要大家了解：

主器件的SS引脚不使用，使用通用GPIO控制。为每个器件配一个SS引脚，方便单独片选控制。
从器件的MISO引脚要配置为复用开漏输出（很多外部芯片在未片选时，数据引脚是呈现高阻态）。

31.2.5 SPI总线通信格式

SPI总线主要有四种通信格式，由CPOL时钟极性和CPHA时钟相位控制：

四种通信格式如下：

当CPOL = 1， CPHA = 1时

SCK引脚在空闲状态处于高电平，SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。

当CPOL = 0， CPHA = 1时

SCK引脚在空闲状态处于低电平，SCK引脚的第2个边沿捕获传输的第1个数据。

当CPOL = 1， CPHA = 0时

SCK引脚在空闲状态处于高电平，SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。

当CPOL = 0， CPHA = 0时

SCK引脚在空闲状态处于低电平，SCK引脚的第1个边沿捕获传输的第1个数据。

31.3 SPI总线的HAL库用法

31.3.1 SPI总线结构体SPI_TypeDef

SPI总线相关的寄存器是通过HAL库中的结构体SPI_TypeDef定义的，在stm32f429xx.h中可以找到这个类型定义：

typedef struct
{
  __IO uint32_t CR1;        /*!< SPI control register 1 (not used in I2S mode),      Address offset: 0x00 */
  __IO uint32_t CR2;        /*!< SPI control register 2,                             Address offset: 0x04 */
  __IO uint32_t SR;         /*!< SPI status register,                                Address offset: 0x08 */
  __IO uint32_t DR;         /*!< SPI data register,                                  Address offset: 0x0C */
  __IO uint32_t CRCPR;      /*!< SPI CRC polynomial register (not used in I2S mode), Address offset: 0x10 */
  __IO uint32_t RXCRCR;     /*!< SPI RX CRC register (not used in I2S mode),         Address offset: 0x14 */
  __IO uint32_t TXCRCR;     /*!< SPI TX CRC register (not used in I2S mode),         Address offset: 0x18 */
  __IO uint32_t I2SCFGR;    /*!< SPI_I2S configuration register,                     Address offset: 0x1C */
  __IO uint32_t I2SPR;      /*!< SPI_I2S prescaler register,                         Address offset: 0x20 */
} SPI_TypeDef;

这个结构体的成员名称和排列次序和CPU的寄存器是一一对应的。

__IO表示volatile, 这是标准C语言中的一个修饰字，表示这个变量是非易失性的，编译器不要将其优化掉。core_m4.h 文件定义了这个宏：

#define     __O     volatile             /*!< Defines ‘write only‘ permissions */
#define     __IO    volatile             /*!< Defines ‘read / write‘ permissions */

下面我们看下SPI的定义，在stm32f429xx.h文件。

#define PERIPH_BASE           0x40000000UL
#define APB1PERIPH_BASE       PERIPH_BASE
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x00010000UL)

#define SPI1_BASE             (APB2PERIPH_BASE + 0x3000UL)
#define SPI2_BASE             (APB1PERIPH_BASE + 0x3800UL)
#define SPI3_BASE             (APB1PERIPH_BASE + 0x3C00UL)
#define SPI4_BASE             (APB2PERIPH_BASE + 0x3400UL)
#define SPI5_BASE             (APB2PERIPH_BASE + 0x5000UL)
#define SPI6_BASE             (APB2PERIPH_BASE + 0x5400UL)

#define SPI1                ((SPI_TypeDef *) SPI1_BASE)
#define SPI2                ((SPI_TypeDef *) SPI2_BASE)
#define SPI3                ((SPI_TypeDef *) SPI3_BASE)
#define SPI4                ((SPI_TypeDef *) SPI4_BASE)
#define SPI5                ((SPI_TypeDef *) SPI5_BASE)
#define SPI6                ((SPI_TypeDef *) SPI6_BASE) <----- 展开这个宏，(FLASH_TypeDef *)0x40015400

我们访问SPI的CR1寄存器可以采用这种形式：SPI->CR1 = 0。

31.3.2 SPI总线初始化结构体SPI_InitTypeDef

下面是SPI总线的初始化结构体，用到的地方比较多：

typedef struct
{
  uint32_t Mode;               
  uint32_t Direction;         
  uint32_t DataSize;           
  uint32_t CLKPolarity;        
  uint32_t CLKPhase;           
  uint32_t NSS;                
  uint32_t BaudRatePrescaler;   
  uint32_t FirstBit;           
  uint32_t TIMode;              
  uint32_t CRCCalculation;      
  uint32_t CRCPolynomial;       
} SPI_InitTypeDef;

下面将结构体成员逐一做个说明：

Mode

用于设置工作在主机模式还是从机模式。

#define SPI_MODE_SLAVE                  (0x00000000U)
#define SPI_MODE_MASTER                 (SPI_CR1_MSTR | SPI_CR1_SSI)

Direction

用于设置SPI工作在全双工，单工，还是半双工模式。

#define SPI_DIRECTION_2LINES            (0x00000000U)
#define SPI_DIRECTION_2LINES_RXONLY     SPI_CR1_RXONLY
#define SPI_DIRECTION_1LINE             SPI_CR1_BIDIMODE

DataSize

用于设置SPI总线数据收发的位宽，支持8bit或者16bit。

#define SPI_DATASIZE_8BIT               (0x00000000U)
#define SPI_DATASIZE_16BIT              SPI_CR1_DFF

CLKPolarity

用于设置空闲状态时，CLK是高电平还是低电平。

#define SPI_POLARITY_LOW                (0x00000000U)
#define SPI_POLARITY_HIGH               SPI_CR1_CPOL

用于设置NSS信号由硬件NSS引脚管理或者软件SSI位管理。

#define SPI_NSS_SOFT                    SPI_CR1_SSM
#define SPI_NSS_HARD_INPUT              (0x00000000U)
#define SPI_NSS_HARD_OUTPUT             (SPI_CR2_SSOE << 16U)

BaudRatePrescaler

用于设置SPI时钟分频，仅SPI工作在主控模式下起作用，对SPI从机模式不起作用。

#define SPI_BAUDRATEPRESCALER_2         (0x00000000U)
#define SPI_BAUDRATEPRESCALER_4         (SPI_CR1_BR_0)
#define SPI_BAUDRATEPRESCALER_8         (SPI_CR1_BR_1)
#define SPI_BAUDRATEPRESCALER_16        (SPI_CR1_BR_1 | SPI_CR1_BR_0)
#define SPI_BAUDRATEPRESCALER_32        (SPI_CR1_BR_2)
#define SPI_BAUDRATEPRESCALER_64        (SPI_CR1_BR_2 | SPI_CR1_BR_0)
#define SPI_BAUDRATEPRESCALER_128       (SPI_CR1_BR_2 | SPI_CR1_BR_1)
#define SPI_BAUDRATEPRESCALER_256       (SPI_CR1_BR_2 | SPI_CR1_BR_1 | SPI_CR1_BR_0)

FirstBit

用于设置数据传输从最高bit开始还是从最低bit开始。

#define SPI_FIRSTBIT_MSB                (0x00000000U)
#define SPI_FIRSTBIT_LSB                SPI_CR1_LSBFIRST

TIMode

用于设置是否使能SPI总线的TI模式。

#define SPI_TIMODE_DISABLE              (0x00000000U)
#define SPI_TIMODE_ENABLE               SPI_CR2_FRF

CRCCalculation

用于设置是否使能CRC计算。

#define SPI_CRCCALCULATION_DISABLE      (0x00000000U)
#define SPI_CRCCALCULATION_ENABLE       SPI_CR1_CRCEN

CRCPolynomial

用于设置CRC计算使用的多项式，必须是奇数，范围0到65535。

31.3.3 SPI总线句柄结构体SPI_HandleTypeDef

下面是SPI总线的初始化结构体，用到的地方比较多：

typedef struct __SPI_HandleTypeDef
{
  SPI_TypeDef                *Instance;     
  SPI_InitTypeDef            Init;           
  uint8_t                    *pTxBuffPtr;   
  uint16_t                   TxXferSize;     
  __IO uint16_t              TxXferCount;    
  uint8_t                    *pRxBuffPtr;   
  uint16_t                   RxXferSize;     
  __IO uint16_t              RxXferCount;    
  void (*RxISR)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);  
  void (*TxISR)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);  
  DMA_HandleTypeDef          *hdmatx;       
  DMA_HandleTypeDef          *hdmarx;       
  HAL_LockTypeDef            Lock;          
  __IO HAL_SPI_StateTypeDef  State;         
  __IO uint32_t              ErrorCode;     
#if (USE_HAL_SPI_REGISTER_CALLBACKS == 1U)
  void (* TxCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);            
  void (* RxCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);            
  void (* TxRxCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);          
  void (* TxHalfCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);         
  void (* RxHalfCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);        
  void (* TxRxHalfCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);      
  void (* ErrorCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);             
  void (* AbortCpltCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);         
  void (* MspInitCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);           
  void (* MspDeInitCallback)(struct __SPI_HandleTypeDef *hspi);          
#endif 
} SPI_HandleTypeDef;

注意事项：

条件编译USE_HAL_SPI_REGISTER_CALLBACKS用来设置使用自定义回调还是使用默认回调，此定义一般放在stm32f4xx_hal_conf.h文件里面设置：

#define USE_HAL_SPI_REGISTER_CALLBACKS 1

通过函数HAL_SPI_RegisterCallback注册回调，取消注册使用函数HAL_SPI_UnRegisterCallback。

这里重点介绍下面几个参数，其它参数主要是HAL库内部使用和自定义回调函数。

SPI_TypeDef *Instance

这个参数是寄存器的例化，方便操作寄存器，比如使能SPI1。

SET_BIT(SPI1 ->CR1, SPI_CR1_SPE)。

SPI_InitTypeDef Init

这个参数是用户接触最多的，在本章节3.2小节已经进行了详细说明。

DMA_HandleTypeDef *hdmatx
DMA_HandleTypeDef *hdmarx

用于SPI句柄关联DMA句柄，方便操作调用。

31.4 SPI总线源文件stm32f4xx_hal_spi.c

此文件涉及到的函数较多，这里把几个常用的函数做个说明：

HAL_SPI_Init
HAL_SPI_DeInit
HAL_SPI_TransmitReceive
HAL_SPI_TransmitReceive_IT
HAL_SPI_TransmitReceive_DMA

31.4.1 函数HAL_SPI_Init

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Init(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
  /* 检测句柄是否有效 */
  if (hspi == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  /* 检查参数 */
  assert_param(IS_SPI_ALL_INSTANCE(hspi->Instance));
  assert_param(IS_SPI_MODE(hspi->Init.Mode));
  assert_param(IS_SPI_DIRECTION(hspi->Init.Direction));
  assert_param(IS_SPI_DATASIZE(hspi->Init.DataSize));
  assert_param(IS_SPI_NSS(hspi->Init.NSS));
  assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(hspi->Init.BaudRatePrescaler));
  assert_param(IS_SPI_FIRST_BIT(hspi->Init.FirstBit));
  assert_param(IS_SPI_TIMODE(hspi->Init.TIMode));
  if (hspi->Init.TIMode == SPI_TIMODE_DISABLE)
  {
    assert_param(IS_SPI_CPOL(hspi->Init.CLKPolarity));
    assert_param(IS_SPI_CPHA(hspi->Init.CLKPhase));
  }
#if (USE_SPI_CRC != 0U)
  assert_param(IS_SPI_CRC_CALCULATION(hspi->Init.CRCCalculation));
  if (hspi->Init.CRCCalculation == SPI_CRCCALCULATION_ENABLE)
  {
    assert_param(IS_SPI_CRC_POLYNOMIAL(hspi->Init.CRCPolynomial));
  }
#else
  hspi->Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
#endif 

  if (hspi->State == HAL_SPI_STATE_RESET)
  {
    /* 解锁 */
    hspi->Lock = HAL_UNLOCKED;

#if (USE_HAL_SPI_REGISTER_CALLBACKS == 1U)
    /* 自定义回调函数 */
    hspi->TxCpltCallback       = HAL_SPI_TxCpltCallback;       /* Legacy weak TxCpltCallback       */
    hspi->RxCpltCallback       = HAL_SPI_RxCpltCallback;       /* Legacy weak RxCpltCallback       */
    hspi->TxRxCpltCallback     = HAL_SPI_TxRxCpltCallback;     /* Legacy weak TxRxCpltCallback     */
    hspi->TxHalfCpltCallback   = HAL_SPI_TxHalfCpltCallback;   /* Legacy weak TxHalfCpltCallback   */
    hspi->RxHalfCpltCallback   = HAL_SPI_RxHalfCpltCallback;   /* Legacy weak RxHalfCpltCallback   */
    hspi->TxRxHalfCpltCallback = HAL_SPI_TxRxHalfCpltCallback; /* Legacy weak TxRxHalfCpltCallback */
    hspi->ErrorCallback        = HAL_SPI_ErrorCallback;        /* Legacy weak ErrorCallback        */
    hspi->AbortCpltCallback    = HAL_SPI_AbortCpltCallback;    /* Legacy weak AbortCpltCallback    */

    if (hspi->MspInitCallback == NULL)
    {
      hspi->MspInitCallback = HAL_SPI_MspInit; /* Legacy weak MspInit  */
    }

    /* 初始化底层硬件: GPIO, CLOCK, NVIC... */
    hspi->MspInitCallback(hspi);
#else
    /* 初始化底层硬件: GPIO, CLOCK, NVIC... */
    HAL_SPI_MspInit(hspi);
#endif 
  }

  hspi->State = HAL_SPI_STATE_BUSY;

  /* 关闭SPI外设 */
  __HAL_SPI_DISABLE(hspi);

  /*----------------------- SPIx CR1 & CR2 配置 ---------------------*/
  /* 配置的各种SPI参数 */
  WRITE_REG(hspi->Instance->CR1, (hspi->Init.Mode | hspi->Init.Direction | hspi->Init.DataSize |
                                  hspi->Init.CLKPolarity | hspi->Init.CLKPhase | (hspi->Init.NSS & SPI_CR1_SSM) |hspi->Init.BaudRatePrescaler | hspi->Init.FirstBit  | hspi->Init.CRCCalculation));

  /* 配置NSS和TI模式位 */
  WRITE_REG(hspi->Instance->CR2, (((hspi->Init.NSS >> 16U) & SPI_CR2_SSOE) | hspi->Init.TIMode));

#if (USE_SPI_CRC != 0U)
  /*---------------------------- SPIx CRCPOLY 配置  ------------------*/
  /* 配置 : CRC 多项式 */
  if (hspi->Init.CRCCalculation == SPI_CRCCALCULATION_ENABLE)
  {
    WRITE_REG(hspi->Instance->CRCPR, hspi->Init.CRCPolynomial);
  }
#endif 

#if defined(SPI_I2SCFGR_I2SMOD)
    CLEAR_BIT(hspi->Instance->I2SCFGR, SPI_I2SCFGR_I2SMOD);
#endif 

  hspi->ErrorCode = HAL_SPI_ERROR_NONE;
  hspi->State     = HAL_SPI_STATE_READY;

  return HAL_OK;
}

函数描述：

此函数用于初始化SPI。

函数参数：

第1个参数是SPI_HandleTypeDef类型结构体指针变量，用于配置要初始化的参数。
返回值，返回HAL_TIMEOUT表示超时，HAL_ERROR表示参数错误，HAL_OK表示发送成功，HAL_BUSY表示忙，正在使用中。

注意事项：

函数HAL_SPI_MspInit用于初始化SPI的底层时钟、引脚等功能。需要用户自己在此函数里面实现具体的功能。由于这个函数是弱定义的，允许用户在工程其它源文件里面重新实现此函数。当然，不限制一定要在此函数里面实现，也可以像早期的标准库那样，用户自己初始化即可，更灵活些。
如果形参hspi的结构体成员State没有做初始状态，这个地方就是个坑。特别是用户搞了一个局部变量SPI_HandleTypeDef SpiHandle。

对于局部变量来说，这个参数就是一个随机值，如果是全局变量还好，一般MDK和IAR都会将全部变量初始化为0，而恰好这个 HAL_SPI_STATE_RESET = 0x00U。

解决办法有三

方法1：用户自己初始串口和涉及到的GPIO等。

方法2：定义SPI_HandleTypeDef SpiHandle为全局变量。

方法3：下面的方法

if(HAL_SPI_DeInit(&SpiHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}  
if(HAL_SPI_Init(&SpiHandle) != HAL_OK)
{
    Error_Handler();
}

使用举例：

SPI_HandleTypeDef hspi = {0};


/* 设置SPI参数 */
hspi.Instance               = SPIx;                   /* 例化SPI */
hspi.Init.BaudRatePrescaler = _BaudRatePrescaler;     /* 设置波特率 */
hspi.Init.Direction         = SPI_DIRECTION_2LINES;   /* 全双工 */
hspi.Init.CLKPhase          = _CLKPhase;              /* 配置时钟相位 */
hspi.Init.CLKPolarity       = _CLKPolarity;           /* 配置时钟极性 */
hspi.Init.DataSize          = SPI_DATASIZE_8BIT;      /* 设置数据宽度 */
hspi.Init.FirstBit          = SPI_FIRSTBIT_MSB;       /* 数据传输先传高位 */
hspi.Init.TIMode            = SPI_TIMODE_DISABLE;     /* 禁止TI模式  */
hspi.Init.CRCCalculation    = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; /* 禁止CRC */
hspi.Init.CRCPolynomial     = 7;                       /* 禁止CRC后，此位无效 */
hspi.Init.NSS               = SPI_NSS_SOFT;            /* 使用软件方式管理片选引脚 */
hspi.Init.Mode             = SPI_MODE_MASTER;         /* SPI工作在主控模式 */


/* 初始化SPI */
if (HAL_SPI_Init(&hspi) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

31.4.2 函数HAL_SPI_DeInit

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_DeInit(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
  /* 判断SPI句柄 */
  if (hspi == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }

  /* 检查参数 */
  assert_param(IS_SPI_ALL_INSTANCE(hspi->Instance));

  hspi->State = HAL_SPI_STATE_BUSY;

  /* 关闭SPI外设时钟 */
  __HAL_SPI_DISABLE(hspi);

#if (USE_HAL_SPI_REGISTER_CALLBACKS == 1U)
  if (hspi->MspDeInitCallback == NULL)
  {
    hspi->MspDeInitCallback = HAL_SPI_MspDeInit; /* Legacy weak MspDeInit  */
  }

  /* 复位底层硬件: GPIO, CLOCK, NVIC... */
  hspi->MspDeInitCallback(hspi);
#else
  /* 复位底层硬件: GPIO, CLOCK, NVIC... */
  HAL_SPI_MspDeInit(hspi);
#endif 

  hspi->ErrorCode = HAL_SPI_ERROR_NONE;
  hspi->State = HAL_SPI_STATE_RESET;

  /* 解锁 */
  __HAL_UNLOCK(hspi);

  return HAL_OK;
}

函数描述：

用于复位SPI总线初始化。

函数参数：

第1个参数是SPI_HandleTypeDef类型结构体指针变量。
返回值，返回HAL_TIMEOUT表示超时，HAL_ERROR表示参数错误，HAL_OK表示发送成功，HAL_BUSY表示忙，正在使用中

31.4.3 函数HAL_SPI_TransmitReceive

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData,
uint16_t Size,uint32_t Timeout)
{
   /* 省略未写 */

  /* 16bit数据传输 */
  if (hspi->Init.DataSize == SPI_DATASIZE_16BIT)
  {
      /* 省略未写 */
  }
  /* 8bit数据传输  */
  else
  {
     /* 省略未写 */
  }

/* 省略未写 */
}

函数描述：

此函数主要用于SPI数据收发，全双工查询方式。

函数参数：

第1个参数是SPI_HandleTypeDef类型结构体指针变量。
第2个参数是发送数据缓冲地址。
第3个参数是接收数据缓冲地址。
第4个参数是传输的数据大小，单位字节个数。
第5个参数是传输过程的溢出时间，单位ms。
返回值，返回HAL_TIMEOUT表示超时，HAL_ERROR表示参数错误，HAL_OK表示发送成功，HAL_BUSY表示忙，正在使用中。

使用举例：

SPI_HandleTypeDef hspi = {0};

if(HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen, 1000000) != HAL_OK)
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

31.4.4 函数HAL_SPI_TransmitReceive_IT

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size)
{
  /* 省略未写 */

  /* 设置传输参数 */
  hspi->ErrorCode   = HAL_SPI_ERROR_NONE;
  hspi->pTxBuffPtr  = (uint8_t *)pTxData;
  hspi->TxXferSize  = Size;
  hspi->TxXferCount = Size;
  hspi->pRxBuffPtr  = (uint8_t *)pRxData;
  hspi->RxXferSize  = Size;
  hspi->RxXferCount = Size;

  /* 设置中断处理 */
  if (hspi->Init.DataSize > SPI_DATASIZE_8BIT)
  {
    hspi->RxISR     = SPI_2linesRxISR_16BIT;
    hspi->TxISR     = SPI_2linesTxISR_16BIT;
  }
  else
  {
    hspi->RxISR     = SPI_2linesRxISR_8BIT;
    hspi->TxISR     = SPI_2linesTxISR_8BIT;
  }

#if (USE_SPI_CRC != 0U)
  /* 复位CRC计算 */
  if (hspi->Init.CRCCalculation == SPI_CRCCALCULATION_ENABLE)
  {
    SPI_RESET_CRC(hspi);
  }
#endif 

  /* 使能TXE, RXNE 和  ERR 中断 */
  __HAL_SPI_ENABLE_IT(hspi, (SPI_IT_TXE | SPI_IT_RXNE | SPI_IT_ERR));

  /* 检测SPI是否已经使能 */
  if ((hspi->Instance->CR1 & SPI_CR1_SPE) != SPI_CR1_SPE)
  {
    /* 使能SPI外设 */
    __HAL_SPI_ENABLE(hspi);
  }

error :
  /* 解锁 */
  __HAL_UNLOCK(hspi);
  return errorcode;
}

函数描述：

此函数主要用于SPI数据收发，全双工中断方式。

函数参数：

第1个参数是SPI_HandleTypeDef类型结构体指针变量。
第2个参数是发送数据缓冲地址。
第3个参数是接收数据缓冲地址。
第4个参数是传输的数据大小，单位字节个数。
返回值，返回HAL_TIMEOUT表示超时，HAL_ERROR表示参数错误，HAL_OK表示发送成功，HAL_BUSY表示忙，正在使用中。

使用举例：

SPI_HandleTypeDef hspi = {0};

if(HAL_SPI_TransmitReceive_IT(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK)    
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

31.4.5 函数HAL_SPI_TransmitReceive_DMA

函数原型：

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData,
                                                                                           uint16_t Size)
{
   /* 省略未写 */

  /* 使能RX DMA */
  if (HAL_OK != HAL_DMA_Start_IT(hspi->hdmarx, (uint32_t)&hspi->Instance->DR, (uint32_t)hspi->pRxBuffPtr,
 hspi->RxXferCount))
  {
   

  }

  /* 使能RX DMA */
  if (HAL_OK != HAL_DMA_Start_IT(hspi->hdmatx, (uint32_t)hspi->pTxBuffPtr, (uint32_t)&hspi->Instance->DR,
 hspi->TxXferCount))
  {
   
  }

  /* 省略未写 */

}

函数描述：

此函数主要用于SPI数据收发，全双工DMA方式。

函数参数：

第1个参数是SPI_HandleTypeDef类型结构体指针变量。
第2个参数是发送数据缓冲地址。
第3个参数是接收数据缓冲地址。
第4个参数是传输的数据大小，单位字节个数。
返回值，返回HAL_TIMEOUT表示超时，HAL_ERROR表示参数错误，HAL_OK表示发送成功，HAL_BUSY表示忙，正在使用中。

使用举例：

SPI_HandleTypeDef hspi = {0};

if(HAL_SPI_TransmitReceive_DMA(&hspi, (uint8_t*)g_spiTxBuf, (uint8_t *)g_spiRxBuf, g_spiLen) != HAL_OK)    
{
    Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}

31.5 总结

本章节就为大家讲解这么多，要熟练掌握SPI总线的查询，中断和DMA方式的实现，因为基于SPI接口的外设芯片很多，熟练后，可以方便的驱动各种SPI接口芯片，以便选择合适的驱动方式。

【STM32F429开发板用户手册】第31章 STM32F429的SPI总线基础知识和HAL库API

码农公寓

第31章 STM32F429的SPI总线基础知识和HAL库API

31.1 初学者重要提示

31.2 SPI总线基础知识

31.2.1 SPI总线的硬件框图

31.2.2 SPI接口的区别和时钟源（SPI1到SPI6）

31.2.3 SPI总线全双工，单工和半双工通信

31.2.4 SPI总线星型拓扑

31.2.5 SPI总线通信格式

31.3 SPI总线的HAL库用法

31.3.1 SPI总线结构体SPI_TypeDef

31.3.2 SPI总线初始化结构体SPI_InitTypeDef

31.3.3 SPI总线句柄结构体SPI_HandleTypeDef

31.4 SPI总线源文件stm32f4xx_hal_spi.c

31.4.1 函数HAL_SPI_Init

31.4.2 函数HAL_SPI_DeInit

31.4.3 函数HAL_SPI_TransmitReceive

31.4.4 函数HAL_SPI_TransmitReceive_IT

31.4.5 函数HAL_SPI_TransmitReceive_DMA

31.5 总结

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