STM32 SPI总线驱动CH376T实现U盘/TF卡读写全解析—在U盘读写中的应用（中下） | 零基础入门STM32第七十四步

主题	内容	教学目的/扩展视频
CH376芯片重点课程	电路原理，跳线设置，切换U盘和TF卡。手册分析。驱动程序。调用常用函数。	会调用现有函数操作U盘即可。

师从洋桃电子，杜洋老师

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▲ 回顾上期🔍STM32 SPI总线驱动CH376T实现U盘/TF卡读写全解析（上） | 零基础入门STM32第七十二步

▲ 回顾上期🔍STM32 SPI总线驱动CH376T实现U盘/TF卡读写全解析—CH376数据手册分析（中上） | 零基础入门STM32第七十三步

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一、SPI总线通信原理

1. SPI总线基础

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工同步串行通信协议，常用于单片机与外围设备（如存储器、传感器）的高速通信。其核心特点包括：

• 四线制：SCK（时钟）、MOSI（主机输出）、MISO（主机输入）、NSS（片选）。
• 主从模式：主机控制时钟，从设备响应。
• 灵活配置：支持多种时钟极性和相位组合。

2. SPI工作模式

SPI通过CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）定义数据传输时序，形成四种工作模式：

模式	CPOL	CPHA	数据采样边沿
0	0	0	SCK上升沿采样
1	0	1	SCK下降沿采样
2	1	0	SCK下降沿采样
3	1	1	SCK上升沿采样

示例代码配置（模式3）：

SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;  // CPOL=1
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; // CPHA=1

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二、SPI驱动程序分析（以STM32为例）

1. SPI初始化关键步骤

void SPI2_Init(void) {
    // 1. 配置GPIO：MOSI/SCK为复用推挽，MISO为浮空输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SPI2_MOSI | SPI2_SCK;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(SPI2PORT, &GPIO_InitStructure);

    // 2. 设置SPI参数：模式、数据位、时钟分频等
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;       // 主机模式
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;  // 8位数据
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; // MSB优先
    SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);

    // 3. 使能SPI
    SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);
}

2. 数据传输函数

u8 SPI2_SendByte(u8 Byte) {
    while (!SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE)); // 等待发送缓冲区空
    SPI_I2S_SendData(SPI2, Byte);                          // 发送数据
    while (!SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE));// 等待接收完成
    return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2);                      // 返回接收数据
}

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三、单片机与CH376芯片的通信过程

1. CH376初始化流程

if (mInitCH376Host() == USB_INT_SUCCESS) {
    OLED_DISPLAY_8x16_BUFFER(4, "   CH376 OK!    "); // 初始化成功提示
}

关键操作：

1. 发送SET_USB_MODE命令切换到主机模式。
2. 检测U盘连接状态（CMD_DISK_CONNECT）。
3. 初始化磁盘（CMD_DISK_MOUNT）。

2. U盘插拔状态检测

while (1) {
    s = CH376DiskConnect(); // 检测U盘状态
    if (s == USB_INT_SUCCESS) {
        OLED_DISPLAY_8x16_BUFFER(6, " U DISK Ready!  "); // U盘已连接
    } else {
        OLED_DISPLAY_8x16_BUFFER(6, "                "); // U盘未连接
    }
    delay_ms(500);
}

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四、NSS接口控制方式

1. 硬件NSS vs 软件NSS

控制方式	特点
硬件NSS	自动控制片选信号，简化代码，但灵活性差
软件NSS	手动控制GPIO引脚，适用于多从设备场景

2. 代码实现（软件NSS）

// 手动拉低NSS（开始传输）
GPIO_ResetBits(SPI2PORT, SPI2_NSS); 

// 发送数据
SPI2_SendByte(0x55); 

// 手动拉高NSS（结束传输）
GPIO_SetBits(SPI2PORT, SPI2_NSS); 

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五、数据位顺序设置

SPI支持MSB（高位在前）和LSB（低位在前）两种数据格式。CH376要求MSB优先，需在初始化时明确配置：

SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; // 设置为MSB优先

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六、系统结构图

• 单片机：STM32作为SPI主机，控制通信流程。
• CH376芯片：负责USB协议解析和文件管理。
• U盘/SD卡：存储介质，通过SPI与CH376交互。

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七、优化与扩展建议

1. 提升SPI通信速率：

   // 修改预分频值（例如SPI_BaudRatePrescaler_8）
   SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8; 
   

   CH376支持最高6MHz SPI时钟，合理设置分频可提升读写速度。

2. 多设备SPI扩展：

   • 通过多路NSS信号控制多个SPI从设备。
   • 使用GPIO切换片选，实现分时复用。

3. 错误处理机制：

   • 添加超时检测，避免SPI通信卡死。
   • 在CH376操作中检查返回值，确保命令执行成功。

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八、相关资源

[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32官方文档手册
[3] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[4] CH376（U盘文件读写）
[5] U盘插拔测试程序

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📌 下期预告：下一期将探讨CH376驱动程序分析重点课程，欢迎持续关注！

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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：

• v1.0 初始版本（2025-03-17）