STM32 Nucleo中级教程1：利用SPI总线构建NUCLEO-072RB和NUCLEO-302RB双机处理系统

fengye5340

在实现复杂控制系统中，采用单独的MCU处理起来会比较吃力，采用双MCU配合工作是不错的选择。目前cortex-m0内核定位低端，价格低廉，适合作为主控制器承担实时控制任务，对于需要复杂系统运算和高速数据采集的工作则交由cortex-m4内核器件负责，这样采用cortex-m0/m4双MCU核心的处理系统价格适中，鉴于STMCU的程序通用性佳，能够实现快速开发应用，比单独使用大容量FLASH和RAM的STM32F3/F4器件具有更好的性价比。在近距离双机通信中，采用并行接口总线是最合适的选择.因为时钟速率不同，在通信工程中，需要构建FIFO缓冲池或者FIFO芯片，开发时间较长。采用串行总线如USART/I2C/SPI等成本低、易于实现，程序开发时间短，是一般应用比较理解的选择方式。
在串行通信中，USART速率理论可以达4.5Mbps,I2C最高1M bps，SPI最高18Mbps。兼顾速率来考虑，采用SPI方式是目前比较好的选择。这一篇文章讲解一下利用SPI总线构建NUCLEO-072RB和NUCLEO-302RB开发平台的双机处理系统。第一部分讲解STM32 SPI的基本内容和SPI库函数介绍；第二部分，讲解NUCLEO-072RB和NUCLEO-302R8主从机通信代码实现。
一、STM32 SPI总线介绍及SPI库函数
STM32F0 SPI总线特点
1、3线全双工同步传输
2、2线半双工/单工同步传输
3、 时钟极性、相位以及数据位序（MSB或LSB）可设置
4、支持主设备、从设备，以及多主模式
5、 片选信号的软、硬件管理
6、硬件CRC（用于8位或16位长度的帧）
8、能触发中断的标志（TxE、RxNE、MODF、OVR、CRCERR、FRE）
9、可配置的时钟速度fPCLK/2，高达18MHz
10、BSY标志用于检查当前总线上是否有数据在传输
11、自动发送CRC的DMA传输（独立的发送、接收请求）
SPI的结构是这样的：

SPI数据帧格式
SPI根据时钟极性和相位不同分为四种通信方式

1、数据帧长度可设置：4位~16位
2、时钟极性、相位可配置
3、数据位序可设置：MSB或LSB
对于NSS引脚来说，
MCU作为主设备：
NSS做输入时，无论软件还是硬件管理，信号都要为高电平
NSS做输出时，只能是硬件管理，NSS引脚配置被拉低
MCU作为从设备：是否被选中来和主设备通信，由输入的片选电平决定
硬件管理：由NSS引脚电平决定，低电平表示被选中
软件管理：由SSI位决定，0表示被选中；NSS引脚可做它用
两个MCU利用SPI总线通信，主要是采用全双工方式进行，半双工方式速率较慢，不建议采用。下面是全双工方式的引脚连线图：
全双工模式：同时发送和接收数据，至少需要3条线：MISO、MOSI和SCK（NSS可选）

下面是STM32-NUCLEO-072RB和STM32-NUCLEO-302R8的硬件连线图：采用了PB3/PB4/PB5三个引脚，但分别属于不同的SPI模块

STM32的 SPI库函数
要理解SPI结构体定义SPI_InitTypeDef


下面是SPI_InitTypeDef结构体的各成员定义


有了结构体和成员的宏定义，利用下面的库函数，就可以实现SPI通信代码配置
stm32f0xx_spi.c定义的库函数
SPI_Init();
SPI_Cmd();
SPI_RxFIFOThresholdConfig();
SPI_NSSInternalSoftwareConfig();
SPI_SendData8();
SPI_ReceiveData8();
SPI_I2S_ITConfig();
SPI_I2S_GetFlagStatus();
SPI_I2S_GetITStatus();
SPI_I2S_ClearFlag();
一、KEIL-MDK代码实现
两个MCU通过查询的方式实现SPI通信，另外还有中断方式和DMA方式。这里通过按键控制发送不同的字符，当对方接收到字符后，实现LED灯的开关。
STM32-NUCLEO-072RB主机端代码实现
1、Keil-mdk工程模板中加入SPI.C文件，在includes.h文件中加入SPI.H头文件

2、在SPI.H头文件宏定义

3、主机端SPI1_Init()代码实现：

注意这里的SPI结构体的各参数设置要和从机的保持一致，模式设置为主机
4、主机端发送和接收函数的代码实现

5、主机端按键中断代码的实现

6、主机端main.c主函数代码实现

将SPI初始化代码加入后，定义一个变量LED_Flag来不断查询从机发送的数据，如果是0x01,打开LED灯，如果是0x02,关闭LED灯。
STM32-NUCLEO-302R8从机端代码实现
因为NCULEO平台良好的可移植性，从机端代码配置类似。
1、Keil-mdk工程模板中加入SPI.C文件，在includes.h文件中加入SPI.H头文件

2、在SPI.H头文件宏定义

3、从机端SPI3_Init()代码实现

这里是SPI3模块，SPI模式里面设置为从机模式。
4、从机端发送和接收函数的代码实现
这个和主机代码是类似的

5、从机端按键中断代码的实现

6、从机端main.c主函数代码实现

对于从机来说，也一样，定义个SPI_Value变量来查询主机发送数据，根据数据开关LED灯。
实验连接图：

代码地址链接
https://www.eeboard.com/bbs/thread-39696-1-1.html
摩尔吧视频地址链接
https://www.moore8.com/courses/306