历史上的今天
今天是：2026年01月12日（星期一）
2023年01月12日 | STM32学习笔记 | SPI通信异常分析
2023-01-12 来源：zhihu
SPI，全称为 Serial Peripheral Interface（串行外设接口），是一种用于短距离通信的同步串行通信接口，主要应用在嵌入式系统。
SPI的应用场合很广，显示模组、时钟芯片、存储芯片、温度传感器等众多器件都有使用SPI接口通信。这些器件通常作为从设备，STM32作为主设备来控制它们。
STM32 SPI基础内容
绝大部分STM32芯片都有多个SPI外设，它可与外部SPI器件进行半双工/全双工同步串行通信。
1. SPI特性
三条线全双工、双线单工同步传输
支持 8 位或 16 位传输帧格式选择
支持主模式或从模式操作
可编程的时钟极性和相位
支持 MSB 或 LSB 数据顺序
支持DMA收发数据
更多特性请查阅《STM32参考手册》。
2. 引脚描述
MISO：主输入/从输出数据；
MOSI：主输出/从输入数据；
SCK：时钟（主输出，从输入时钟）；
NSS：从器件选择，可理解片选信号；
3. SPI时序
SPI的时序中有两个参数需要注意，那就是时钟相位和时钟极性。在STM32中，SPI时序由CPOL 和 CPHA 这两位来决定。
通过软件配置这两个参数，可分为四种时序关系，如下图：
4. 数据帧格式
串行同行数据传输分为 MSB 和 LSB，也就是最高有效位在前，还是最低有效位在前。（注：最左边的比特位即为最高有效位）。
比如传输一个字节：0x95（1001 0101）。
如果按照MSB（高位在前），则发送顺序：1001 0101。
如果按照LSB（低位在前），则发送顺序反过来：1010 1001。
STM32 SPI参数配置
通常STM32的SPI作为主机连接外部从机，要与从机建立正常通信，就必须与从机的参数匹配才行。
这里以【STM32作为SPI主机读写SPI Flash】为例，主要配置参数：双向全双工、主机模式、8位数据、MSB等。
1. 标准外设库配置
2. STM32CubeMX配置
首先选择全双工主机模式，然后再逐步配置下面参数。这里的波特率时钟灰色不可配置，由你系统时钟和分频时钟决定。
这些配置参数比较容易理解（英文清晰明了），若不懂可针对性查阅参考手册。
STM32 SPI常见问题
虽说SPI相对比较简单，但在实际应用过程中还是会存在一些奇怪的问题，下面通过案例来分析SPI常见的一些问题。
问题一：NSS片选问题
有工程师使用硬件NSS控制从机，以为NSS信号是自动控制，导致操作从设备失败。
分析原因：STM32 SPI的NSS信号为片选信号，可“使能”为硬件控制（参看上面参数配置）。
但在应用中同样需要软件操作才能控制NSS信号（高低），比如：
解决办法：按照通信时序，控制NSS信号高低（通常低有效）。
问题二：SPI引脚复用功能问题
STM32的SPI是一种复用功能，之前使用标准外设库的工程师容易遗漏复用功能的配置导致SPI不能使用。
分析原因：SPI有些引脚对应的是特殊功能的引脚，比如：PB3（MISO）对应的是 JTDO，如果不配置则默认这个引脚的功能就是 JTDO的功能。
以前经常存在这种问题，但现在通过工具STM32CubeMX配置时自动配置了复用功能。
解决办法：参考官方提供在初始化代码中配置复用功能（同时，推荐使用HAL库）。
问题三：时钟速率过高问题
有工程师购买一个通信为SPI的模块，最高通信速率8MB/s，他使用10.5MB/s通信速率也能用，但偶尔会出现通信异常。
分析原因：一个芯片标称的最高速率其实是相对保守的值，在条件比较好的情况下超过了最高值也能用，但不能保证稳定性。
STM32 SPI的时钟频率由系统时钟和分频决定，有的工程师没有深入理解这些参数，发现能用就不管了。
如上章节中的21MB/s，如果修改系统时钟，其实这个值会发生相应变化
解决办法：最简单的办法就是修改分频值。同时，如果环境恶劣，建议使用屏蔽线。（在保证整个产品系统实时性的同时，尽量降低通信速率）
问题四：时钟相位问题
有不少工程师在调试SPI时会遇到数据“移位”的问题，数据能收发为什么会出现这种问题呢？
分析原因：SPI通信时钟由主机提供，本身上电时（主从）各自的信号就不稳定，如果从机时钟相位也不匹配，就会因为时钟引起数据移位，或者异常的情况。
解决办法：软件上匹配SPI主从设备的时钟相位，使用通信协议，CRC、 checksum校验等。
下一篇:STM32如何高效接收串口数据
史海拾趣
|
我测试了一下，单个文件1M接1M的来建内存映射的话能建830M左右，也就是说WinCE给客户区的内存映射只有830M左右， 然后我测试了一下单个文件最大能建多少内存映射，发现是在416M左右； 在这830M左右中，我先后建立两个400M的内存映射，但是第二个 ...… 查看全部问答＞ |
|
CE5.0数据库问题:CeReadRecordProps()的使用与内存泄露 偶对数据库操作函数不是很熟,今天看到一同事写的CeReadRecordProps()函数的使用.怀疑它产生了内存泄露,请大家帮忙分析一下,代码如下: PBYTE pBuff; for(j = 0; j < iRecordCount; j++) { //移动记录指针 ceOid = CeSe ...… 查看全部问答＞ |
|
[100分] Wince下修复SqlCE文件报错. 在线等. private void btnRepair_Click(object sender, EventArgs e) { SqlCeEngine engine = new SqlCeEngine(string.Format(\"Data Source = {0};password ...… 查看全部问答＞ |
|
现在我有一个程序需要给一个四字节数赋值，如下 int x = 0x12345678; 但是每次都被设为0x00345678,请教高手解决办法，谢谢… 查看全部问答＞ |
|
首先，我是一个不折不扣的新手，对于嵌入式系统到底是否入门我也不知道。。。先谈谈我目前的处境吧。作为一个在校的本科学生，我学习的是通信专业。除了课业上对于基本的数字系统理论学习，我迫切的希望了解比较前沿的技术。从大一开始就一直有学长 ...… 查看全部问答＞ |
|
本人熟悉51、PIC单片机，C语言，熟练protel99制版工艺，有两年项目研发经验，对于中小项目能独立完成软硬件开发，能提供原理图、PCB、BOM表，源程序、烧录文件，样品等量产文件，有意者请联系QQ413548999，非诚勿扰！… 查看全部问答＞ |