之前一直对SPI通信一知半解，所以想抽空把它搞得明白一些。考虑到之前是结合Flash芯片来学的，十分不直观，而且主要把时间和精力都花在Flash芯片的datasheet和驱动上了，SPI通信也没学好。所以这次就考虑用4位数码管显示模块，模块是直接买的现成的，这样可以简化操作，把精力聚焦到学习的核心–SPI通信本身上来。　　本次采用的模块是用2片74HC595串联驱动的，一片用来控制数码管的位选(U1)，一片用来控制数码管的段选(U2)。接口比较简单，总共5个引脚，2个引脚分别接VCC和GND，DIO用来接收串行数据的输入，SCLK用来接收同步时钟，每个SCLK上升沿74HC595内部的移位寄存器会移一位，RCLK用来控制数据的输出，每个RCLK上升沿74HC595内部的移位寄存器的数据会被放进存储寄存器并输出到外部引脚QA~QH上。而QH’是串行输出引脚，该引脚会接收最高位的溢出，从而实现多片74HC595的级联。   　当两片74HC595串联时，先发八位数据用于段选，再发八位数据用于位选，然后RCLK上升沿，就可以驱动某位数码管显示某个字符，通过动态扫描数码管，由于人眼的视觉暂停效果，就可以实现4位数码管的同时显示。先用通用I/O来实现该数码管的驱动，程序如下：　　头文件74HC595.h

1. 　　#ifndef __74HC595_H__
   
2. 　　#define __74HC595_H__
   
3. 　　#include"stm32f10x_lib.h" //包含所有的头文件
   
4. 　　#include
   
5. 　　// 4-Bit LED Digital Tube Module
   
6. 　　#define HC595_SCLK_PIN GPIO_Pin_5 // SPI1_SCK PA5
   
7. 　　#define HC595_RCLK_PIN GPIO_Pin_12 // SPI1_NSS PA4
   
8. 　　#define HC595_DIO_PIN GPIO_Pin_7 // SPI1_MOSI PA7
   
9. 　　#define HC595_GPIO GPIOA
   
10. 　　#define HC595_RCLK_GPIO GPIOB
    
11. 　　#define HC595_RCC RCC_APB2Periph_GPIOA
    
12. 　　#define HC595_RCLK_RCC RCC_APB2Periph_GPIOB
    
13. 　　void HC595_Init(void);
    
14. 　　void HC595_SendByte(u8 data);
    
15. 　　u8 HC595_Display(u16 num, u8 dp);
    
16. 　　#endif

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　　　　源文件74HC595.c

1. // 用于HC595实现的4Bit-LED Digit Tube Module
   
2. 　　// 注意：该4位数码管是共阳的!
   
3. 　　#include "74HC595.h"
   
4. 　　// 码表
   
5. 　　const u8 digitTable[] =
   
6. 　　{
   
7. 　　// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
   
8. 　　0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90,
   
9. 　　// A b C d E F -
   
10. 　　0x8C, 0xBF, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0xFF, 0xbf
    
11. 　　};
    
12. 　　/*******************************************************************************
    
13. 　　* Function Name : HC595_Init
    
14. 　　* Description : 初始化HC595
    
15. 　　* Input : None
    
16. 　　* Output : None
    
17. 　　* Return : None
    
18. 　　*******************************************************************************/
    
19. 　　void HC595_Init(void)
    
20. 　　{
    
21. 　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //声明一个结构体变量
    
22. 　　RCC_APB2PeriphClockCmd(HC595_RCC | HC595_RCLK_RCC, ENABLE);  //使能HC595的时钟
    
23. 　　//74HC595, SCLK RCLK DIO 推挽输出
    
24. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HC595_SCLK_PIN| HC595_DIO_PIN;
    
25. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //管脚频率为50MHZ
    
26. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //输出模式为推挽输出
    
27. 　　GPIO_Init(HC595_GPIO, &GPIO_InitStructure); //初始化寄存器
    
28. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HC595_RCLK_PIN;
    
29. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //管脚频率为50MHZ
    
30. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //输出模式为推挽输出
    
31. 　　GPIO_Init(HC595_RCLK_GPIO, &GPIO_InitStructure); //初始化寄存器
    
32. 　　}
    
33. 　　/*******************************************************************************
    
34. 　　* Function Name : HC595_SendByte
    
35. 　　* Description : 发送一个字节
    
36. 　　* Input : data
    
37. 　　* Output : None
    
38. 　　* Return : None
    
39. 　　*******************************************************************************/
    
40. 　　void HC595_SendByte(u8 data)
    
41. 　　{
    
42. 　　u8 i;
    
43. 　　for (i=8; i>=1; i--)
    
44. 　　{
    
45. 　　// 高位在前
    
46. 　　if (data&0x80)
    
47. 　　GPIO_SetBits(HC595_GPIO, HC595_DIO_PIN);
    
48. 　　else
    
49. 　　GPIO_ResetBits(HC595_GPIO, HC595_DIO_PIN);
    
50. 　　data <<= 1;
    
51. 　　// SCLK上升沿
    
52. 　　GPIO_ResetBits(HC595_GPIO, HC595_SCLK_PIN);
    
53. 　　GPIO_SetBits(HC595_GPIO, HC595_SCLK_PIN);
    
54. 　　}
    
55. 　　}
    
56. 　　/*******************************************************************************
    
57. 　　* Function Name : HC595_Display
    
58. 　　* Description : 显示4位数字(包括小数点)
    
59. 　　* Input : num: 0000 - 9999
    
60. 　　* dp: 小数点的位置1-4
    
61. 　　* Output : None
    
62. 　　* Return : 正常返回0，错误返回1
    
63. 　　*******************************************************************************/
    
64. 　　u8 HC595_Display(u16 num, u8 dp)
    
65. 　　{
    
66. 　　u8 qian = 0, bai = 0, shi = 0, ge = 0;
    
67. 　　// 对显示的参数范围进行检查
    
68. 　　if (num > 9999 || dp > 4)
    
69. 　　//报错
    
70. 　　return 1;
    
71. 　　// 对num进行分解
    
72. 　　qian = num / 1000;
    
73. 　　bai = num % 1000 / 100;
    
74. 　　shi = num % 100 / 10;
    
75. 　　ge = num % 10;
    
76. 　　// 千位
    
77. 　　if(dp == 1)
    
78. 　　HC595_SendByte(digitTable[qian] & 0x7F);
    
79. 　　else
    
80. 　　HC595_SendByte(digitTable[qian]);
    
81. 　　HC595_SendByte(0x08);
    
82. 　　GPIO_ResetBits(HC595_RCLK_GPIO, HC595_RCLK_PIN);
    
83. 　　GPIO_SetBits(HC595_RCLK_GPIO, HC595_RCLK_PIN);
    
84. 　　// 百位
    
85. 　　if(dp == 2)
    
86. 　　HC595_SendByte(digitTable[bai] & 0x7F);
    
87. 　　else
    
88. 　　HC595_SendByte(digitTable[bai]);
    
89. 　　HC595_SendByte(0x04);
    
90. 　　GPIO_ResetBits(HC595_RCLK_GPIO, HC595_RCLK_PIN);
    
91. 　　GPIO_SetBits(HC595_RCLK_GPIO, HC595_RCLK_PIN);
    
92. 　　// 十位
    
93. 　　if(dp == 3)
    
94. 　　HC595_SendByte(digitTable[shi] & 0x7F);
    
95. 　　else
    
96. 　　HC595_SendByte(digitTable[shi]);
    
97. 　　HC595_SendByte(0x02);
    
98. 　　GPIO_ResetBits(HC595_RCLK_GPIO, HC595_RCLK_PIN);
    
99. 　　GPIO_SetBits(HC595_RCLK_GPIO, HC595_RCLK_PIN);
    
100. 　　// 个位
     
101. 　　if(dp == 4)
     
102. 　　HC595_SendByte(digitTable[ge] & 0x7F);
     
103. 　　else
     
104. 　　HC595_SendByte(digitTable[ge]);
     
105. 　　HC595_SendByte(0x01);
     
106. 　　GPIO_ResetBits(HC595_RCLK_GPIO, HC595_RCLK_PIN);
     
107. 　　GPIO_SetBits(HC595_RCLK_GPIO, HC595_RCLK_PIN);
     
108. 　　return 0;
     
109. 　　}

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　　接下来就可以把重心都放在STM32的SPI外设上了，首先需要读一下STM32F10x的参考手册的SPI(串行外设接口)部分，这样对SPI就可以有较好的理解，比较重要的是要看懂SPI的结构框图和主从机通信的示意图，如下： 　　这个理解以后，我们就可以参考《STM32F103XX固件库用户手册》的SPI部分来实现STM32的SPI外设配置和收发数据了，具体代码如下：　　头文件74HC595_SPI.h

1. #ifndef __74HC595_SPI_H__
   
2. 　　#define __74HC595_SPI_H__
   
3. 　　#include"stm32f10x_lib.h" //包含所有的头文件
   
4. 　　#include
   
5. 　　// 4-Bit LED Digital Tube Module
   
6. 　　// 引脚 // SPI1 4位数码管
   
7. 　　#define HC595_NSS_PIN GPIO_Pin_4 // SPI1_NSS 未用
   
8. 　　#define HC595_SCK_PIN GPIO_Pin_5 // SPI1_SCK SCLK
   
9. 　　#define HC595_MISO_PIN GPIO_Pin_6 // SPI1_MISO 未用
   
10. 　　#define HC595_MOSI_PIN GPIO_Pin_7 // SPI1_MOSI DIO
    
11. 　　#define HC595_RCLK_PIN GPIO_Pin_12 // RCLK
    
12. 　　// 端口
    
13. 　　#define HC595_SPI1_GPIO GPIOA
    
14. 　　#define HC595_RCLK_GPIO GPIOB
    
15. 　　// 时钟
    
16. 　　#define HC595_SPI1_RCC RCC_APB2Periph_GPIOA
    
17. 　　#define HC595_RCLK_RCC RCC_APB2Periph_GPIOB
    
18. 　　void HC595_Init(void);
    
19. 　　void HC595_SendByte(u8 data);
    
20. 　　u8 HC595_Display(u16 num, u8 dp);
    
21. 　　#endif
    
22. 　

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　　源文件74HC595_SPI.c

1. /************************省略部分代码见(74HC595.c)************************/
   
2. 　　/*******************************************************************************
   
3. 　　* Function Name : HC595_Init
   
4. 　　* Description : 初始化HC595
   
5. 　　* Input : None
   
6. 　　* Output : None
   
7. 　　* Return : None
   
8. 　　*******************************************************************************/
   
9. 　　void HC595_Init(void)
   
10. 　　{
    
11. 　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
12. 　　SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; // 声明一个结构体变量
    
13. 　　// 不需要开启AFIO时钟
    
14. 　　RCC_APB2PeriphClockCmd(HC595_SPI1_RCC | HC595_RCLK_RCC |  RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); // 使能HC595及SPI1的时钟
    
15. 　　//74HC595, SPI1_NSS、SPI1_SCK、SPI1_MOSI
    
16. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HC595_NSS_PIN | HC595_SCK_PIN  |HC595_MOSI_PIN;
    
17. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 管脚频率为50MHZ
    
18. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 输出模式为复用推挽输出
    
19. 　　GPIO_Init(HC595_SPI1_GPIO, &GPIO_InitStructure); // 初始化寄存器
    
20. 　　//74HC595, SPI1_MISO
    
21. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HC595_MISO_PIN;
    
22. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 输入模式为浮空输入
    
23. 　　GPIO_Init(HC595_SPI1_GPIO, &GPIO_InitStructure); // 初始化寄存器
    
24. 　　//74HC595, RCLK
    
25. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HC595_RCLK_PIN;
    
26. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 管脚频率为50MHZ
    
27. 　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 输出模式为复用推挽输出
    
28. 　　GPIO_Init(HC595_RCLK_GPIO, &GPIO_InitStructure); // 初始化寄存器
    
29. 　　/* Initialize the SPI1 according to the SPI_InitStructure members */
    
30. 　　SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    
31. 　　// 第一步：设置主从模式和通信速率
    
32. 　　SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    
33. 　　// SPI_NSS_Hard时需要外部电路把NSS接VCC, SPI_NSS_Soft时SPI外设会将SSM和SSI置位
    
34. 　　SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    
35. 　　// 实测波特率最低为SPI_BaudRatePrescaler_8，否则出错
    
36. 　　SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;
    
37. 　　// 第二步：设置数据格式
    
38. 　　SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    
39. 　　// MSB在前还是LSB在前要根据码表和数码管与74HC595的接法来定
    
40. 　　SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    
41. 　　// 第三步：设置时钟和极性
    
42. 　　// 当SPI_CPOL_Low且SPI_CPHA_2Edge出错
    
43. 　　SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    
44. 　　SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    
45. 　　//第四步：其它，CRC校验，可靠通信，这步可以不设置
    
46. 　　SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
    
47. 　　SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
    
48. 　　/* Enable SPI1 */
    
49. 　　SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
    
50. 　　}
    
51. 　　/*******************************************************************************
    
52. 　　* Function Name : HC595_SendByte
    
53. 　　* Description : 发送一个字节
    
54. 　　* Input : data
    
55. 　　* Output : None
    
56. 　　* Return : None
    
57. 　　*******************************************************************************/
    
58. 　　void HC595_SendByte(u8 data)
    
59. 　　{
    
60. 　　SPI_I2S_SendData(SPI1, data);
    
61. 　　while(!SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE));
    
62. 　　}
    
63. 　　/************************省略部分代码(见74HC595.c)************************/

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　　　这样就大工告成啦，STM32的SPI外设还是比较简单的，尤其是通过库函数来调用。用数码管模块这种简单的可视化工具，我们就可以更好的研究通信协议本身的特性啦，这种方式在后续学习其他的通讯协议也是可以的。
还有什么不明白的可以参考这个stm32 spi通信的资料stm32之SPI通信 -