【STM32-HAL】 SPI通信与Flash数据写入实战

1.参考教程

[STM32 HAL库][SPI]外部flash实验
[STM32 HAL库][SPI]外部flash数据存取

2. 4种时间模式

3. 3个编程接口

3.1 HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit(...) ：

用于通过 SPI 总线发送数据，返回 HAL_StatusTypeDef 类型状态值 ，作用为“发送”。

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Transmit(SPI_HandleTypeDef *hspi,uint8_t *pData,uint16_t Size,uint32_t Timeout)

3.1.1 参数说明

参数名	说明
hspi	填写 SPI 句柄的指针
pData	填写要发送的数据
Size	填写要发送的数据的数量，以字节为单位
Timeout	超时时间，单位是 ms；HAL_MAX_DELAY 表示无限长的超时时间

3.1.2 例子

• 通信场景：主机（单片机）向从机1发送数据 0x5a, 0x33
• 硬件连接：涉及主机与从机的 MOSI（主机输出从机输入）、MISO（主机输入从机输出 ，从机1此处未动作 ）、SCK（时钟 ）、NSS（从机选择 ，NSS1 选中从机1 ）引脚
• 代码逻辑：
  • 定义发送数据数组 uint8_t dataToSend[] = {0x5a, 0x33};
  • 通过 HAL_GPIO_WritePin 函数拉低引脚选中从机1
  • 调用 HAL_SPI_Transmit 函数发送数据
  • 数据发送后，通过 HAL_GPIO_WritePin 函数拉高引脚取消选中从机1

3.2 HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive(...) ：

用于通过 SPI 总线接收数据，返回 HAL_StatusTypeDef 类型状态值 ，作用为“接收”。

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive(&hspi1, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

3.2.1参数说明

参数名	说明
参数hspi	填写SPI句柄的指针
参数pData	填写接收缓冲区
参数Size	填写要发送的数据的数量，以字节为单位
参数Timeout	超时时间，单位是ms；HAL_MAX_DELAY表示无限长的超时时间

3.2.2 例子

1. 功能描述：从从机1接收2个字节的数据
2. 硬件连接：主机（单片机）与从机1通过MOSI、MISO、SCK、NSS1引脚连接，从机还有从机2、从机3，引脚连接逻辑同从机1
3. 代码逻辑：
   • 定义接收缓冲区 uint8_t dataRcvd[] = {0xff, 0xff};
   • 通过 HAL_GPIO_WritePin(..., GPIO_PIN_RESET); 函数拉低引脚选中从机1
   • 调用 HAL_SPI_Receive(&hspi1, dataRcvd, 2, HAL_MAX_DELAY); 函数，参数含SPI句柄 &hspi1、接收缓冲区 dataRcvd、数据长度 2（字节）、超时时间 HAL_MAX_DELAY（无限超时 ）
   • 数据接收后，通过 HAL_GPIO_WritePin(..., GPIO_PIN_SET); 函数拉高引脚取消选中从机1
4. 时序图：展示NSS1（低电平选中 ）、SCK（时钟信号 ）、MOSI（发送 0xff、0xff 波形 ）、MISO（接收 0x1f、0x27 波形 ）的时序关系 ，呈现SPI接收数据时各信号的变化 。

3.3 HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(...) ：

用于通过 SPI 总线同时进行发送和接收数据操作，返回 HAL_StatusTypeDef 类型状态值 ，作用为“发送同时接收”。

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_TransmitReceive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pTxData, uint8_t *pRxData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

发送数据的同时接收数据

3.3.1 参数说明

参数名	说明
参数hspi	填写SPI句柄的指针
参数pTxData	填写要发送的数据
参数pRxData	填写接收数据缓冲区
参数Size	发送数据的数量=接收数据的数量，以字节为单位
参数Timeout	超时时间，单位是ms

3.3.2 例子

1. 功能描述：发送 {0x5a, 0x33} ，同时接收 2 个字节数据
2. 硬件连接：主机（单片机）与从机 1 通过 MOSI（主机输出从机输入 ）、MISO（主机输入从机输出 ）、SCK（时钟 ）、NSS1（从机选择 ）引脚连接，从机还有从机 2、从机 3 ，引脚连接逻辑同从机 1
3. 代码逻辑：
   • 定义发送数据数组 uint8_t txData[] = {0x5a, 0x33};
   • 定义接收缓冲区 uint8_t rxData[2];
   • 通过 HAL_GPIO_WritePin(..., GPIO_PIN_RESET); 函数拉低引脚选中从机 1
   • 调用 HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, txData, rxData, 2, HAL_MAX_DELAY); 函数，参数含 SPI 句柄 &hspi1、发送数据数组 txData、接收缓冲区 rxData、数据长度 2（字节）、超时时间 HAL_MAX_DELAY（无限超时 ）
   • 数据收发后，通过 HAL_GPIO_WritePin(..., GPIO_PIN_SET); 函数拉高引脚取消选中从机 1
4. 时序图：展示 NSS1（低电平选中 ）、SCK（时钟信号 ）、MOSI（发送 0x5a、0x33 波形 ）、MISO（接收 0x1f、0x27 波形 ）的时序关系 ，呈现 SPI 同时收发数据时各信号的变化 。

4. spi应用-flash数据写入

4.1 flash数据写入过程

4.2 流程

5. 流程实现

5.1 写使能

抽水机的写使能是发送0x06

5.2 扇区擦除

扇区擦除的指令码是0x20，所以首先发送0x20，后面接着24位的扇区首地址

5.3 页编程

页编程指令码是0x02，后面跟着24位地址（往哪里写地址就发谁的地址），再后面是发要写入的数据，一次性可以写多个数据

6. 代码实现

static void SaveLEDState(uint8_t ledState)
{// #1. 写使能uint8_t writeEnableCmd[] = {0x06};HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);HAL_SPI_Transmit(&hspi1, writeEnableCmd, 1, HAL_MAX_DELAY);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);// #2. 扇区擦除uint8_t sectorErase[] = {0x20, 0x00, 0x00, 0x00};HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);HAL_SPI_Transmit(&hspi1, sectorErase, 4, HAL_MAX_DELAY);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(100);// #3. 写使能HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);HAL_SPI_Transmit(&hspi1, writeEnableCmd, 1, HAL_MAX_DELAY);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);// #4. 页编程uint8_t pageProgCmd[5];//要发送5个字节pageProgCmd[0] = 0x02; //页编程指令码是0x02pageProgCmd[1] = 0x00; //地址pageProgCmd[2] = 0x00; //地址pageProgCmd[3] = 0x00; //地址pageProgCmd[4] = ledState; //要发送的数据HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, pageProgCmd, 5, HAL_MAX_DELAY);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET); HAL_Delay(10); }

在主函数写上 SaveLEDState( ledState);就可以保存灯的状态数据。

5. spi应用-flash数据加载

5.1 流程

读取数据的指令码是0x03，先发0x03，后面跟24位地址，再往后从总线上读取数据。
首先声明数组，用于存放要发送的数据。先发送读取命令，然后接收数据。最后返回读取的数据。

5.2 代码实现

// 函数：读取LED状态（从Flash等存储设备）
// 功能：通过SPI总线发送读命令，接收并返回存储的LED状态数据
static uint8_t LoadLEDState(void)
{// 读命令及地址：0x03为读数据指令，后三个0x00为起始地址uint8_t readDataCmd[] = {0x03, 0x00, 0x00, 0x00}; uint8_t ledState; // 用于存储读取到的LED状态数据// 选通从设备：拉低GPIOA_PIN_4（SPI从设备片选信号）HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); // 通过SPI发送读命令：向从设备发送读数据指令及地址，长度4字节，无限超时等待HAL_SPI_Transmit(&hspi1, readDataCmd, 4, HAL_MAX_DELAY); // 通过SPI接收数据：从从设备接收1字节数据（LED状态），存入ledState，无限超时等待HAL_SPI_Receive(&hspi1, &ledState, 1, HAL_MAX_DELAY); // 取消选通：拉高GPIOA_PIN_4，释放从设备片选HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET); return ledState; // 返回读取到的LED状态
}