STM32使用LL库实现硬件SPI数据发送流程详解

一、在 STM32 上使用 LL 库（Low-Layer Library） 通过硬件 SPI 发送数据需要以下关键步骤：

1. 初始化 SPI 外设

使用 LL_SPI_Init() 配置 SPI 参数，例如模式、数据宽度、波特率等：

LL_SPI_InitTypeDef SPI_InitStruct = {0};

SPI_InitStruct.TransferDirection = LL_SPI_FULL_DUPLEX;  // 全双工模式

SPI_InitStruct.Mode = LL_SPI_MODE_MASTER;               // 主模式

SPI_InitStruct.DataWidth = LL_SPI_DATAWIDTH_8BIT;       // 8 位数据

SPI_InitStruct.ClockPolarity = LL_SPI_POLARITY_LOW;     // CPOL=0

SPI_InitStruct.ClockPhase = LL_SPI_PHASE_1EDGE;         // CPHA=0

SPI_InitStruct.BaudRate = LL_SPI_BAUDRATEPRESCALER_DIV8; // 波特率分频

SPI_InitStruct.BitOrder = LL_SPI_MSB_FIRST;             // 高位在前

LL_SPI_Enable(SPI1);                                     //使能 SPI 外设

LL_SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStruct);

2. 配置 GPIO 引脚

设置 SPI 相关引脚（SCK, MOSI, MISO, NSS）为复用功能模式：

LL_GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

// 配置 MOSI (PA7) 和 SCK (PA5)

GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_7 | LL_GPIO_PIN_5;

GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_ALTERNATE;         // 复用模式

GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;

GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL;

GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_NO;

GPIO_InitStruct.Alternate = LL_GPIO_AF_5;              // 根据芯片型号选择 AF

LL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

3. 使能 SPI 外设

LL_SPI_Enable(SPI1);

4. 发送数据

通过检查 TXE（发送缓冲区空）标志，向数据寄存器写入数据：

// 等待发送缓冲区为空

while (!LL_SPI_IsActiveFlag_TXE(SPI1));

// 发送单字节数据

LL_SPI_TransmitData8(SPI1, data_byte);

// 可选：等待传输完成（避免过早关闭SPI）

while (LL_SPI_IsActiveFlag_BSY(SPI1));

5. 处理接收数据（全双工模式）

如果使用全双工模式，需读取接收的数据：

// 等待接收缓冲区非空

while (!LL_SPI_IsActiveFlag_RXNE(SPI1));

// 读取接收到的数据

uint8_t rx_data = LL_SPI_ReceiveData8(SPI1);

6. 关闭 SPI（可选）

传输完成后可关闭 SPI 以省电：

LL_SPI_Disable(SPI1);

关键点说明

1、时钟配置：确保 SPI 时钟已通过 LL_RCC_SetSPIClockSource() 正确配置。

2、NSS 引脚：硬件 NSS 可通过 LL_SPI_SetNSSMode() 配置为硬件管理，或手动控制 GPIO。

3、中断/DMA：可通过 LL_SPI_EnableIT_TXE() 启用中断，或使用 DMA 提高效率。

7.示例代码（发送单字节）

void SPI_SendByte(uint8_t data) {

    // 等待发送缓冲区就绪

    while (!LL_SPI_IsActiveFlag_TXE(SPI1));

    // 写入数据

    LL_SPI_TransmitData8(SPI1, data);

    // 等待传输完成

    while (LL_SPI_IsActiveFlag_BSY(SPI1));

}

8.示例代码（接收单字节数据）

在 SPI 主模式下，接收数据需要先发送一个虚拟字节（如 0xFF）以触发时钟，从而读取从机返回的数据。

uint8_t SPI_ReceiveByte(void) {

    uint8_t dummy_data = 0xFF;  // 虚拟数据，用于生成时钟

    uint8_t rx_data = 0;

    // 1. 发送虚拟数据以生成时钟

    while (!LL_SPI_IsActiveFlag_TXE(SPI1));  // 等待发送缓冲区就绪

    LL_SPI_TransmitData8(SPI1, dummy_data);  // 发送虚拟数据

    // 2. 等待接收数据就绪

    while (!LL_SPI_IsActiveFlag_RXNE(SPI1)); // 等待接收缓冲区非空

    // 3. 读取接收到的数据

    rx_data = LL_SPI_ReceiveData8(SPI1);

    // 4. 等待传输完成（可选）

    while (LL_SPI_IsActiveFlag_BSY(SPI1));

    return rx_data;

}

9.同时发送和接收单字节（全双工）

在 SPI 全双工模式下，发送和接收是同步进行的。发送数据的同时，从机的响应数据也会被接收。

uint8_t SPI_TransmitReceiveByte(uint8_t tx_data) {

    uint8_t rx_data = 0;

    // 1. 等待发送缓冲区就绪

    while (!LL_SPI_IsActiveFlag_TXE(SPI1));

    // 2. 发送数据并触发接收

    LL_SPI_TransmitData8(SPI1, tx_data);

    // 3. 等待接收完成

    while (!LL_SPI_IsActiveFlag_RXNE(SPI1));

    // 4. 读取接收到的数据

    rx_data = LL_SPI_ReceiveData8(SPI1);

    // 5. 等待传输完成（避免过早关闭SPI）

    while (LL_SPI_IsActiveFlag_BSY(SPI1));

    return rx_data;

}

10、示例 ：连续收发数据

如果需要发送/接收多个字节，可以循环调用上述函数：

void SPI_TransmitReceiveMultiple(uint8_t *tx_buf, uint8_t *rx_buf, uint32_t size) {

    for (uint32_t i = 0; i < size; i++) {

        rx_buf[i] = SPI_TransmitReceiveByte(tx_buf[i]);

    }

}

11、关键注意事项

11.1. SPI 模式与时钟配置

CPOL 和 CPHA：确保与从机设备的时序匹配（例如 LL_SPI_POLARITY_LOW + LL_SPI_PHASE_1EDGE 对应模式0）。

波特率：通过 LL_SPI_BAUDRATEPRESCALER_xxx 设置合适的时钟分频，确保不超过从机支持的最大速率。

11.2. NSS（片选信号）管理

如果使用软件 NSS 控制（软件模拟片选），需配置：

LL_SPI_SetNSSMode(SPI1, LL_SPI_NSS_SOFT);  // 软件控制片选

手动控制片选，需要在传输前拉低 GPIO，传输后拉高：

// 拉低片选（假设使用 PA4 作为 NSS）

LL_GPIO_ResetOutputPin(GPIOA, LL_GPIO_PIN_4);

SPI_TransmitReceiveByte(data);  // 发送/接收

LL_GPIO_SetOutputPin(GPIOA, LL_GPIO_PIN_4);  // 拉高片选

11.3. 错误处理

检查 SPI 错误标志（如 OVR 溢出错误）：

if (LL_SPI_IsActiveFlag_OVR(SPI1)) {

    LL_SPI_ClearFlag_OVR(SPI1);  // 清除溢出错误标志

}

通过以上示例，你可以实现 SPI 的单向接收、全双工通信及批量数据传输。实际应用中，若对性能要求较高，可进一步使用 中断 或 DMA 优化传输过程。