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嵌入式开发--STM32H7系列的硬件SPI的读写函数问题

news 2025/10/14 9:47:46

1 问题描述

需要读取BME280上的温度湿度和气压数据，通过SPI接口通讯，在F103上调试完成。
但是由于F103处理能力不够，换用了H750，于是移植BSP代码过去，但是在F1上跑得能正常运行的代码，在H7上跑不通。
按说HAL库是硬件无关的，可以直接移植。因为在HAL库内部封装了对于不同硬件的不同操作，所以对程序员来说，只需要面对统一接口，进行统一操作即可，但是我遇到坑了。

*故障是出在读取温度湿度和气压数据阶段，但是为了描述方便，我以读ID来举例，说明SPI的写函数，读函数，与写读一体函数的区别。

2 故障现象

在上电时先软件复位，再读取芯片ID，也就是读取0xd0寄存器，其数值应当是0x60，由此可以确定芯片已经正常复位，且SPI通讯正常。
逻辑分析仪的波形从上到下，依次是片选，时钟，从机(MISO)，主机(MOSI)

2.1 SPI复位波形，正常

向0xE0写入0xB6
在这里插入图片描述

2.2 SPI读ID波形，正常

从0xd0读出数据，0x60，正常
在这里插入图片描述

2.3 SPI读ID波形，不正常

从机并没有发送0x60的ID号。
在这里插入图片描述

不下常的波形有2个，区别在于写和读操作中间阶段，是否有片选拉高再拉低的过程。代码见下方。

3 代码区别

3.1 正确读取的代码

u8 BME280_Read_ID(void)
{bme280_tx_data[0] = BME280_REG_ID;SPI2_CS(0);HAL_SPI_TransmitReceive(&BME280_SPI, bme280_tx_data, bme280_rx_data, 2, 10);SPI2_CS(1);return bme280_rx_data[1];
}

3.2 不正确读取的代码

u8 BME280_Read_ID(void)
{bme280_tx_data[0] = BME280_REG_ID;bme280_tx_data[1] = 0xb6;BME280_CS(0);HAL_SPI_Transmit(&BME280_SPI, bme280_tx_data, 1, 100);//无论片选是否有拉高再拉低这个动作，均无不能让从机正常发送波形
//  BME280_CS(1);	
//  BME280_CS(0);HAL_SPI_Receive(&BME280_SPI, bme280_rx_data, 1, 100);BME280_CS(1);return bme280_rx_data[1];
}

尝试过将代码段中的注释去掉，来增加片选的拉高再拉低这个动作，均无不能让从机正常发送数据。

3.3 问题分析

分析波形可以发现，问题出在时钟的波形上，多出了下图框出的部分。
而最后的白色波形，即MISO，是有一个正常输出的，只是时机不对。
在这里插入图片描述

正确的代码波形
在这里插入图片描述

3.4 正确的代码有2个波型

3.3中，全程耗时很短，MCU是H750，波形很紧凑，片选并没有比时钟多出太多。
而2.2中的图，MCU是F103，虽然数据也正确，但片选的宽度比时钟多了太多太多，说明运行效率极低。

4 问题总结

对于F1来说，下面2段代码代码是等效的，但对于H750却不等效。

  SPI2_CS(0);HAL_SPI_Transmit(&BME280_SPI, bme280_tx_data, 1, 100);HAL_SPI_Receive(&BME280_SPI, bme280_rx_data, 1, 100);SPI2_CS(1);

  SPI2_CS(0);HAL_SPI_TransmitReceive(&BME280_SPI, bme280_tx_data, bme280_rx_data, 2, 10);SPI2_CS(1);

由此造成F1上的代码直接搬到H7，运行不了。区别就在于3.3章节的图形上，H7会多出一个时钟拉高再拉低的过程。
甚至下面的代码也不行

  SPI2_CS(0);HAL_SPI_Transmit(&BME280_SPI, bme280_tx_data, 1, 100);SPI2_CS(1);SPI2_CS(0);HAL_SPI_Receive(&BME280_SPI, bme280_rx_data, 1, 100);SPI2_CS(1);