STM32F407的SPI通信应用及代码实现

只看该作者 · 2024-10-12 11:22

STM32F407作为ST公司推出的高性能MCU，广泛应用于嵌入式系统的开发。它集成了丰富的外设接口，其中SPI（Serial Peripheral Interface）作为一种常见的高速串行通信协议，广泛应用于与传感器、存储设备等外设的通信。本文将详细介绍STM32F407的SPI通信功能及其代码实现。

实现功能本文将以SPI通信为例，实现STM32F407与外部SPI设备的通信，通过SPI接口向设备发送数据并接收返回的数据。本文的硬件连接以STM32F407与SPI Flash存储芯片W25Q64为例，演示如何与存储器进行数据读写。

硬件连接

STM32F407 MCU
W25Q64 SPI Flash存储芯片
SPI接口线：MISO、MOSI、SCK、CS

SPI的四根信号线分别与STM32的SPI引脚连接，CS作为片选信号，由GPIO控制。

软件开发环境

开发工具：Keil uVision 5
编程语言：C语言
固件库：STM32 HAL库

代码实现

复制

#include "stm32f4xx_hal.h"

#include "spi.h"

#include "gpio.h"



// W25Q64 指令定义

#define WRITE_ENABLE  0x06

#define READ_DATA     0x03

#define WRITE_DATA    0x02

#define SECTOR_ERASE  0x20

#define W25Q64_CS_LOW()   HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET)

#define W25Q64_CS_HIGH()  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET)



// SPI发送一字节数据

void SPI_SendByte(uint8_t data)

{

    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &data, 1, HAL_MAX_DELAY);

}



// SPI接收一字节数据

uint8_t SPI_ReceiveByte(void)

{

    uint8_t data;

    HAL_SPI_Receive(&hspi1, &data, 1, HAL_MAX_DELAY);

    return data;

}



// 写使能

void W25Q64_WriteEnable(void)

{

    W25Q64_CS_LOW();

    SPI_SendByte(WRITE_ENABLE);

    W25Q64_CS_HIGH();

}



// 读取数据

void W25Q64_ReadData(uint32_t addr, uint8_t* buffer, uint16_t len)

{

    W25Q64_CS_LOW();

    SPI_SendByte(READ_DATA);

    SPI_SendByte((addr >> 16) & 0xFF);

    SPI_SendByte((addr >> 8) & 0xFF);

    SPI_SendByte(addr & 0xFF);

    HAL_SPI_Receive(&hspi1, buffer, len, HAL_MAX_DELAY);

    W25Q64_CS_HIGH();

}



// 写数据

void W25Q64_WriteData(uint32_t addr, uint8_t* buffer, uint16_t len)

{

    W25Q64_WriteEnable();

    W25Q64_CS_LOW();

    SPI_SendByte(WRITE_DATA);

    SPI_SendByte((addr >> 16) & 0xFF);

    SPI_SendByte((addr >> 8) & 0xFF);

    SPI_SendByte(addr & 0xFF);

    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, buffer, len, HAL_MAX_DELAY);

    W25Q64_CS_HIGH();

}



void MX_SPI1_Init(void)

{

    hspi1.Instance = SPI1;

    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;

    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;

    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;

    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;

    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;

    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;

    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;

    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;

    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;

    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;

    hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;

    if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }

}



void MX_GPIO_Init(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};



    // 使能GPIO时钟

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    

    // 配置CS引脚

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);



    // 片选置高

    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);

}



int main(void)

{

    HAL_Init();

    SystemClock_Config();

    MX_GPIO_Init();

    MX_SPI1_Init();

    

    uint8_t data_to_write[] = {0x12, 0x34, 0x56, 0x78};

    uint8_t data_to_read[4];

    

    // 写入数据到Flash存储器

    W25Q64_WriteData(0x000000, data_to_write, sizeof(data_to_write));

    

    // 读取数据

    W25Q64_ReadData(0x000000, data_to_read, sizeof(data_to_read));

    

    while (1)

    {

        // 可以在此处检查读取的数据

    }

}

代码说明

SPI通信配置：代码通过HAL_SPI_Init配置SPI通信的模式、时钟频率等参数。在通信时，通过HAL_SPI_Transmit和HAL_SPI_Receive分别实现数据的发送和接收。
Flash读写操作：通过W25Q64的读写指令，与存储器进行数据交互。写入数据前需调用W25Q64_WriteEnable函数启用写操作，数据读写以字节为单位。
GPIO控制：CS（片选）引脚通过GPIO控制，用于指示当前的SPI操作。在每次操作前，将CS拉低，操作结束后将其拉高。

功能扩展