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[STM32F4] STM32F4与树莓片通讯

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 楼主| 八月十五 发表于 2025-5-19 16:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
ST, STM, STM32, STM32F, STM32F4
本帖最后由 八月十五 于 2025-5-19 16:14 编辑

STM32F4与树莓派（Raspberry Pi）的通讯可以通过多种接口实现，常见的包括UART串口、SPI、I2C等。

1. UART串口通讯
特点：  
- 简单易用，适合调试和低速数据传输。  
- 树莓派和STM32F4均支持UART接口。  
实现步骤：  
1. 硬件连接：  
   - 树莓派的UART引脚（如GPIO14/TXD、GPIO15/RXD）与STM32F4的UART引脚（如PA9/TX、PA10/RX）交叉连接。  
   - 确保两端的GND连接在一起。
1.png
2. 树莓派配置：  
   - 启用UART接口：  
   
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  1. sudo raspi-config

     选择 `Interfacing Options > Serial > No`（禁用登录shell）和 `Yes`（启用硬件串口）。  
   - 重启树莓派。  
3. STM32F4配置：  
   - 使用STM32CubeMX配置UART外设（如USART1），设置波特率（如115200）、数据位、停止位等。  
   - 生成代码后，在用户代码中实现数据收发逻辑。  
4. 代码示例：  
   - 树莓派（Python）：  
   
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  1. import serial
    

  2. import time
    


  3. 

  4. # 配置串口
    

  5. ser = serial.Serial(
    

  6.     port='/dev/ttyAMA0',  # 树莓派的串口设备文件
    

  7.     baudrate=115200,  # 波特率
    

  8.     bytesize=serial.EIGHTBITS,  # 数据位
    

  9.     parity=serial.PARITY_NONE,  # 无校验位
    

  10.     stopbits=serial.STOPBITS_ONE  # 停止位
    

  11. )
    


  12. 

  13. try:
    

  14.     while True:
    

  15.         # 发送数据
    

  16.         send_data = 'Hello, STM32!'
    

  17.         ser.write(send_data.encode())
    

  18.         print(f'Sent: {send_data}')
    


  19. 

  20.         # 接收数据
    

  21.         if ser.in_waiting > 0:
    

  22.             receive_data = ser.readline().decode().strip()
    

  23.             print(f'Received: {receive_data}')
    


  24. 

  25.         time.sleep(1)
    


  26. 

  27. except KeyboardInterrupt:
    

  28.     print('Communication stopped by user.')
    

  29. finally:
    

  30.     ser.close()


   - STM32F4：  
   
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  1. #include "main.h"
    

  2. #include "usart.h"
    

  3. #include "gpio.h"
    


  4. 

  5. uint8_t rx_data;
    


  6. 

  7. void SystemClock_Config(void);
    


  8. 

  9. int main(void)
    

  10. {
    

  11.   HAL_Init();
    

  12.   SystemClock_Config();
    

  13.   MX_GPIO_Init();
    

  14.   MX_USART1_UART_Init();
    


  15. 

  16.   while (1)
    

  17.   {
    

  18.     // 接收数据
    

  19.     if (HAL_UART_Receive(&huart1, &rx_data, 1, 100) == HAL_OK)
    

  20.     {
    

  21.       // 回显接收到的数据
    

  22.       HAL_UART_Transmit(&huart1, &rx_data, 1, 100);
    

  23.     }
    

  24.   }
    

  25. }
    


  26. 

  27. void SystemClock_Config(void)
    

  28. {
    

  29.   RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
    

  30.   RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
    


  31. 

  32.   /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
    

  33.   * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
    

  34.   */
    

  35.   RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
    

  36.   RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
    

  37.   RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
    

  38.   RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
    

  39.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    

  40.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
    

  41.   RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
    

  42.   if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
    

  43.   {
    

  44.     Error_Handler();
    

  45.   }
    

  46.   /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
    

  47.   */
    

  48.   RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
    

  49.                               |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
    

  50.   RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    

  51.   RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    

  52.   RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
    

  53.   RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    


  54. 

  55.   if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
    

  56.   {
    

  57.     Error_Handler();
    

  58.   }
    

  59. }
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  1.

2. SPI通讯
特点：  
- 高速全双工通讯，适合需要较高带宽的应用。  
- 树莓派作为SPI主机，STM32F4作为从机。  
实现步骤：  
1. 硬件连接：  
   - 树莓派的SPI引脚（MOSI、MISO、SCLK、CE0）与STM32F4的SPI引脚（如PA7/MOSI、PA6/MISO、PA5/SCK、PA4/CS）连接。  
2. 树莓派配置：  
   - 启用SPI接口：  
   
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  1. sudo raspi-config

     选择 `Interfacing Options > SPI > Yes`。  
3. STM32F4配置：  
   - 使用STM32CubeMX配置SPI外设（如SPI1），设置为从机模式。  
4. 代码示例：  
   - 树莓派（Python，使用spidev库）：  
   
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  1. import spidev
    

  2. spi = spidev.SpiDev()
    

  3. spi.open(0, 0)  # 打开SPI总线0，设备0
    

  4. spi.max_speed_hz = 1000000  # 设置时钟频率
    

  5. response = spi.xfer2([0x01, 0x00, 0x00, 0x00])  # 发送并接收数据
    

  6. print(response)

   - STM32F4：  
   
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  1. <pre style="overflow-wrap: initial; background: rgb(248, 248, 250); border-radius: 4px; font-size: 0.9em; overflow: auto; padding: calc(0.888889em); word-break: initial; color: rgb(25, 27, 31);"><code class="language-text" style="background-color: inherit; border-radius: 0px; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, &quot;Andale Mono&quot;, &quot;lucida console&quot;, &quot;Courier New&quot;, monospace; font-size: inherit;">
    

  2. void SPI1_Init()
    

  3. {
    

  4.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    

  5.     SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
    


  6. 

  7.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
    


  8. 

  9.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    

  10.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    

  11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  12.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    


  13. 

  14.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    

  15.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    

  16.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    


  17. 

  18.     SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    

  19.     SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    

  20.     SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    

  21.     SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    

  22.     SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    

  23.     SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    

  24.     SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8;
    

  25.     SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    

  26.     SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
    


  27. 

  28.     SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
    

  29. }
    


  30. 

  31. void SPI1_SendData(uint8_t data)
    

  32. {
    

  33.     while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
    

  34.     SPI_I2S_SendData(SPI1, data);
    

  35. }
    


  36. 

  37. uint8_t SPI1_ReceiveData()
    

  38. {
    

  39.     while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
    

  40.     return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
    

  41. }</code></pre>


3. I2C通讯
特点：  
- 多主多从架构，适合连接多个设备。  
- 树莓派作为I2C主机，STM32F4作为从机。  
实现步骤：  
1. 硬件连接：  
   - 树莓派的I2C引脚（SDA、SCL）与STM32F4的I2C引脚（如PB9/SDA、PB8/SCL）连接。  
2. 树莓派配置：  
   - 启用I2C接口：  
     ```bash
     sudo raspi-config
     ```
     选择 `Interfacing Options > I2C > Yes`。  
3. STM32F4配置：  
   - 使用STM32CubeMX配置I2C外设（如I2C1），设置为从机模式，并设置唯一设备地址。  
4. 代码示例：  
   - 树莓派（Python，使用smbus库）：  
   
复制
  1. import smbus
    

  2. bus = smbus.SMBus(1)  # 使用I2C总线1
    

  3. bus.write_byte(0x48, 0x01)  # 向地址0x48的设备写入数据
    

  4. data = bus.read_byte(0x48)  # 从地址0x48的设备读取数据
    

  5. print(data)

   - STM32F4：  
复制
  1. <pre style="overflow-wrap: initial; background: rgb(248, 248, 250); border-radius: 4px; font-size: 0.9em; overflow: auto; padding: calc(0.888889em); word-break: initial; color: rgb(25, 27, 31);"><code class="language-text" style="background-color: inherit; border-radius: 0px; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, &quot;Andale Mono&quot;, &quot;lucida console&quot;, &quot;Courier New&quot;, monospace; font-size: inherit;">void I2C1_Init()
    

  2. {
    

  3.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    

  4.     I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
    


  5. 

  6.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    

  7.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
    


  8. 

  9.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    

  10.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    

  11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  12.     GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    


  13. 

  14.     I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    

  15.     I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    

  16.     I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
    

  17.     I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    

  18.     I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    

  19.     I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000;
    


  20. 

  21.     I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);
    


  22. 

  23.     I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
    

  24. }
    


  25. 

  26. void I2C1_WriteData(uint8_t slave_address, uint8_t *data, uint16_t size)
    

  27. {
    

  28.     while (I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));
    


  29. 

  30.     I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    

  31.     while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
    


  32. 

  33.     I2C_Send7bitAddress(I2C1, slave_address, I2C_Direction_Transmitter);
    

  34.     while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
    


  35. 

  36.     while (size--)
    

  37.     {
    

  38.         I2C_SendData(I2C1, *data++);
    

  39.         while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
    

  40.     }
    


  41. 

  42.     I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    

  43. }
    


  44. 

  45. void I2C1_ReadData(uint8_t slave_address, uint8_t *data, uint16_t size)
    

  46. {
    

  47.     while (I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));
    


  48. 

  49.     I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    

  50.     while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
    


  51. 

  52.     I2C_Send7bitAddress(I2C1, slave_address, I2C_Direction_Receiver);
    

  53.     while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));
    


  54. 

  55.     while (size)
    

  56.     {
    

  57.         if (size == 1)
    

  58.         {
    

  59.             I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
    

  60.             I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    

  61.         }
    


  62. 

  63.         while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
    

  64.         *data++ = I2C_ReceiveData(I2C1);
    

  65.         size--;
    

  66.     }
    


  67. 

  68.     I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);
    

  69. }</code></pre>

4. 其他通讯方式
- USB通讯：  
  - STM32F4可以通过USB-OTG接口模拟为虚拟串口（CDC）或HID设备，与树莓派通过USB线直接通讯。  
- 以太网/Wi-Fi：  
  - 树莓派和STM32F4均可通过以太网或Wi-Fi模块（如ESP8266）实现TCP/IP通讯，适合需要长距离或复杂网络协议的场景。  

选择建议
   简单调试：使用UART串口。  
  高速数据传输：使用SPI。  
  多设备连接：使用I2C。  
   复杂网络应用：使用以太网或Wi-Fi。  

注意事项
1. 电平匹配：  
   - 树莓派的GPIO为3.3V电平，STM32F4通常也为3.3V电平，无需电平转换。  
   - 如果使用5V设备，需使用电平转换模块。  
2. 供电问题：  
   - 确保树莓派和STM32F4的供电稳定，避免因电流不足导致通讯异常。  
3. 调试工具：  
   - 使用逻辑分析仪或示波器检查信号波形，确保通讯正常。  
通过以上方法，可以灵活实现STM32F4与树莓派之间的通讯，满足不同应用场景的需求。

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4y1b3 发表于 2025-5-31 23:52 | 显示全部楼层
串口设备在不同树莓派版本可能是 /dev/ttyAMA0 或 /dev/serial0，可以通过 ls -l /dev 确认。

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小迷糊仙 发表于 2025-6-3 22:24 | 显示全部楼层
新人学习
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