SPI是一种高速的，全双工同步的通信总线，在芯片管脚上占用了四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局节省了空间，提供了方便，因此越来越多的芯片集成了这种通信协议，STM32也就有了SPI接口。

有上图可知有四个通信口，两个位移寄存器是同步的，那MISO和MOSI就不难理解了。

SCLK时钟信号，由主设备产生。CS从设备片选信号，由主设备控制。

1、配置相关引脚的复用功能，使能SPI2时钟。

假设我们要使用SPI2，第一步SPI2时钟使能，第二步相关引脚的输出模式（MISO，MOSI，SCLK，（CS没有接外设的话，我们使用软件管理方式））。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB 时钟使能
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2 时钟使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 GPIOB

2、初始化SPI2，设置SPI2工作模式

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //双线双向全双工，还有半双工以及串行发和串行收方式
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPI 还有副 SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 发送接收8或者16位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平或者低电平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//第一个或者第二个跳变沿数据被采样
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频 256
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式
SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器

3、使能SPI2

初始化完成之后我们就要使能SPI2通信了。

SPI_Cmd(SPI2,ENABLE);//使能SPI外设

4.SPI传输数据

传输数据时，就需要有发送数据和接收数据的函数

发送数据函数为：void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data)；

接收数据函数为：uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx) ；

5、查看SPI传输状态

判断数据是否传输完成

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE)；

在工作过程中，遇到这样一个产品，它基于 Cortex-M7 内核的 STM32F769 芯片，同时使用了 FreeRTOS 实时操作系统。

由于该产品使用电池供电，因此有着低功耗的需求。

接下来，我将简单描述一下 STM32 与 FreeRTOS 各自的低功耗特性，以及在配合使用时如何去实现产品的低功耗。

一、STM32F769 芯片的三种低功耗模式

STM32F769 支持三种低功耗模式，它们分别是：SLEEP、STOP和STANDBY，其省电能力依次增强。

• SLEEP

在 SLEEP 模式下，只有 Cortex-M7 内核停止了工作，而外设仍然在运行。

在进入 SLEEP 模式后，所有中断均可唤醒 MCU，从而退出 SLEEP 模式。

• STOP

在 STOP 模式下，内核停止工作，并且所有的时钟(如 HCLK, PCLK1, PCLK2 等)也停止工作，即所有外设停止工作，这里有一点要特别注意，此时 SYSTICK 也会被停掉。当然，我们产品中的 RTC 还在继续运行，因为它的时钟源为外部的 32.768K 晶振。

在进入 STOP 模式后，只有外部中断（EXTI）才能唤醒 MCU（由于 RTC 中断挂在外部中断线上，所以 RTC 中断也能唤醒 MCU）。

• STANDBY

在 STANDBY 模式下，内核、所有的时钟、以及后备 1.2V 电源全部停止工作。

从 STANDBY 模式中唤醒后，系统相当于执行了一次复位操作，程序会从头来过。

综上所述，很明显地，在STM32 提供的这三种低功耗模式中，我们只能使用其中的 SLEEP 和 STOP 这两种，STANDBY 不适用。

1. STM32的Timer简介

STM32中一共有11个定时器，其中2个高级控制定时器，4个普通定时器和2个基本定时器，以及2个看门狗定时器和1个系统嘀嗒定时器。其中系统嘀嗒定时器 ，看门狗定时器暂不讨论。今天主要是研究剩下的8个定时器。

其中TIM1和TIM8是能够产生3对PWM互补输出的高级登时其，常用于三相电机的驱动，时钟由APB2的输出产生。TIM2-TIM5是普通定时器，TIM6和TIM7是基本定时器，其时钟由APB1输出产生。由于STM32的TIMER功能太复杂了，所以只能一点一点的学习。因此今天就从最简单的开始学习起，也就是TIM2-TIM5普通定时器的定时功能。

2.普通定时器TIM2-TIM5

2.1 时钟来源

计数器时钟可以由下列时钟源提供：

·内部时钟(CK_INT)

·外部时钟模式1：外部输入脚(TIx)

·外部时钟模式2：外部触发输入(ETR)

·内部触发输入(ITRx)：使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器，如可以配置一个定时器Timer1而作为另一个定时器Timer2的预分频器。

由于今天的学习是最基本的定时功能，所以采用内部时钟。TIM2-TIM5的时钟不是直接来自于APB1，而是来自于输入为APB1的一个倍频器。这个倍频器的作用是：当APB1的预分频系数为1时，这个倍频器不起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率；当APB1的预分频系数为其他数值时（即预分频系数为2、4、8或16），这个倍频器起作用，定时器的时钟频率等于APB1的频率的2倍。

通过倍频器给定时器时钟的好处是：APB1不但要给TIM2-TIM5提供时钟，还要为其他的外设提供时钟；设置这个倍频器可以保证在其他外设使用较低时钟频率时，TIM2-TIM5仍然可以得到较高的时钟频率。

2.2 计数器模式

TIM2-TIM5可以由向上计数、向下计数、向上向下双向计数。向上计数模式中，计数器从0计数到自动加载值(TIMx_ARR计数器内容)，然后重新从0开始计数并且产生一个计数器溢出事件。

在向下模式中，计数器从自动装入的值(TIMx_ARR)开始向下计数到0，然后从自动装入的值重新开始，并产生一个计数器向下溢出事件。而中央对齐模式（向上/向下计数）是计数器从0开始计数到自动装入的值-1，产生一个计数器溢出事件，然后向下计数到1并且产生一个计数器溢出事件；然后再从0开始重新计数。

2.3 编程步骤

1. 配置系统时钟；

2. 配置NVIC；

3. 配置GPIO；

4. 配置TIMER；

第4项配置TIMER有如下配置：

（1）利用TIM_DeInit()函数将Timer设置为默认缺省值；

（2）TIM_InternalClockConfig()选择TIMx来设置内部时钟源；

（3）TIM_Perscaler来设置预分频系数；

（4）TIM_ClockDivision来设置时钟分割；

（5）TIM_CounterMode来设置计数器模式；

（6）TIM_Period来设置自动装入的值

（7） TIM_ARRPerloadConfig()来设置是否使用预装载缓冲器

（8）TIM_ITConfig()来开启TIMx的中断 其中（3）-（6）步骤中的参数由TIM_TimerBaseInitTypeDef结构体给出。

步骤（3）中的预分频系数用来确定TIMx所使用的时钟频率，具体计算方法为：CK_INT/(TIM_Perscaler+1)。CK_INT是内部时钟源的频率，是根据2.1中所描述的APB1的倍频器送出的时钟，TIM_Perscaler是用户设定的预分频系数，其值范围是从0 – 65535。

步骤（4）中的时钟分割定义的是在定时器时钟频率(CK_INT)与数字滤波器(ETR,TIx)使用的采样频率之间的分频比例。TIM_ClockDivision的参数如下表：

ARM中，有的逻辑寄存器在物理上对应2个寄存器，一个是程序员可以写入或读出的寄存器，称为preload register(预装载寄存器)，另一个是程序员看不见的、但在操作中真正起作用的寄存器，称为shadow register(影子寄存器)；设计preload register和shadow register的好处是，所有真正需要起作用的寄存器(shadow register)可以在同一个时间(发生更新事件时)被更新为所对应的preload register的内容，这样可以保证多个通道的操作能够准确地同步。如果没有shadow register，或者preload register和shadow register是直通的，即软件更新preload register时，同时更新了shadow register，因为软件不可能在一个相同的时刻同时更新多个寄存器，结果造成多个通道的时序不能同步，如果再加上其它因素(例如中断)，多个通道的时序关系有可能是不可预知的。

3. 程序源代码

本例实现的是通过TIM2的定时功能，使得LED灯按照1s的时间间隔来闪烁

#include "stm32f10x_lib.h"
 
void RCC_cfg();
void TIMER_cfg();
void NVIC_cfg();
void GPIO_cfg();
 
int main()
{
       RCC_cfg();
       NVIC_cfg();
       GPIO_cfg();
       TIMER_cfg();
 
       //开启定时器2
       TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
 
       while(1);
}
 
void RCC_cfg()
{
      
       //定义错误状态变量
       ErrorStatus HSEStartUpStatus;
      
       //将RCC寄存器重新设置为默认值
       RCC_DeInit();
 
       //打开外部高速时钟晶振
       RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
 
       //等待外部高速时钟晶振工作
       HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
       if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
       {
              //设置AHB时钟(HCLK)为系统时钟
              RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
 
              //设置高速AHB时钟(APB2)为HCLK时钟
              RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
 
              //设置低速AHB时钟(APB1)为HCLK的2分频
              RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
             
              //设置FLASH代码延时
              FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
 
              //使能预取指缓存
              FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
 
              //设置PLL时钟，为HSE的9倍频 8MHz * 9 = 72MHz
              RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);
 
              //使能PLL
              RCC_PLLCmd(ENABLE);
 
              //等待PLL准备就绪
              while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
 
              //设置PLL为系统时钟源
              RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
 
              //判断PLL是否是系统时钟
              while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
       }
 
       //允许TIM2的时钟
       RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
       //允许GPIO的时钟
       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
 
}
 
void TIMER_cfg()
{
       TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
 
       //重新将Timer设置为缺省值
       TIM_DeInit(TIM2);
       //采用内部时钟给TIM2提供时钟源
       TIM_InternalClockConfig(TIM2);
       //预分频系数为36000-1，这样计数器时钟为72MHz/36000 = 2kHz
       TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 36000 - 1;
       //设置时钟分割
       TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
       //设置计数器模式为向上计数模式
       TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
       //设置计数溢出大小，每计2000个数就产生一个更新事件
       TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 2000 - 1;
       //将配置应用到TIM2中
       TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);
 
       //清除溢出中断标志
       TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
       //禁止ARR预装载缓冲器
       TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, DISABLE);
       //开启TIM2的中断
       TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
}
 
void NVIC_cfg()
{
       NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        //选择中断分组1
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
        
        
        //选择TIM2的中断通道
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQChannel;      
        //抢占式中断优先级设置为0
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
       //响应式中断优先级设置为0
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
        //使能中断
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
 
void GPIO_cfg()
{
       GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
      
       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;                 //选择引脚5
       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //输出频率最大50MHz
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //带上拉电阻输出
       GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}
在stm32f10x_it.c中，我们找到函数TIM2_IRQHandler()，并向其中添加代码
void TIM2_IRQHandler(void)
{
       u8 ReadValue;
       //检测是否发生溢出更新事件
       if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
       {
              //清除TIM2的中断待处理位
              TIM_ClearITPendingBit(TIM2 , TIM_FLAG_Update);
              //将PB.5管脚输出数值写入ReadValue
              ReadValue = GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_5);
             
              if(ReadValue == 0)
              {
                     GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
              }    
              else
              {
                     GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);      
              }
       }
 
}

在使用串口接受字符串时，可以使用空闲中断（IDLEIE置1，即可使能空闲中断），这样在接收完一个字符串，进入空闲状态时（IDLE置1）便会激发一个空闲中断。在中断处理函数，我们可以解析这个字符串。

需要注意的是，IDLE标志位需要软件清零，否则由于会不断进入中断，而使正常程序无法运行。当再次收到数据时（即RXNE再次置1），等到空闲便会重新进入中断。

在STM32F4中，IDLE标志位清零的过程是：先读SR，再读DR寄存器。

而在STM32L0中， idle标志清除的过程是：对ICR寄存器的IDLECF位写1

切记使用正确的方式清零IDLE标志位，不同系列的清零方式有可能不同！在移植时需要注意，我将F4的程序移植到L0上时，忽略了这个问题找了很久才找到问题根源。

存储器映射是指把芯片中或芯片外的FLASH，RAM，外设，BOOT,BLOCK等进行统一编址。即用地址来表示对象。
这个地址绝大多数是由厂家规定好的，用户只能用而不能改。用户只能在挂外部RAM或FLASH的情况下可进行自定义。

Cortex-M3支持4GB的存储空间，它的存储系统采用统一编址的方式; 程序存储器、数据存储器、寄存器被组织在4GB的线性地址空间内，以小端格式(little-endian)存放。由于Cortex-M3是32位的内核，因此其PC指针可以指向2^32=4G的地址空间，也就是0x0000_0000——0xFFFF_FFFF这一大块空间。见图1：

Cortex-M3内核将0x0000_0000——0xFFFF_FFFF这块4G大小的空间分成8大块：代码、SRAM、外设、外部RAM、外部设备、专用外设总线-内部、专用外设总线-外部、特定厂商（见图1）。这就导致了，使用该内核的芯片厂家必须按照这个进行各自芯片的存储器结构设计，如stm32。

不同类型的STM32单片机的SRAM大小是不一样的，但是他们的起始地址都是0x2000 0000，终止地址都是0x2000 0000+其固定的容量大小。SRAM的理解比较简单，其作用是用来存取各种动态的输入输出数据、中间计算结果以及与外部存储器交换的数据和暂存数据。设备断电后，SRAM中存储的数据就会丢失。

STM32的Flash，严格说，应该是Flash模块。三个分区的称呼与datasheet保持一致。该Flash模块包括：

Flash主存储区（Main memory）Flash：存放代码的地方，如图2中的FLASH区域：128KB（0x08000000~0x0801ffff）（不同容量的Flash终止地址不同）；

Flash信息区（Information block），该区域又可以分为Option Bytes和System Memory区域；System Memory：STM32在出厂时，已经固化了一段程序在System memory（medium-density devices的地址为：0x1FFF_F000，大小为2KB）存储器中。这段程序就是一个固定好的，并且没法修改的Boot Loader（见编程手册PM0042这种描述）。Option Bytes：可以按照用户的需要进行配置（如配置看门狗为硬件实现还是软件实现）；该区域除了互联型所用型号地址都一样：（0x1fff_f000~0x1fff_f80f）图中终止地址有误：应为0x1fff_f80f,正好16个字节。

Flash存储接口寄存器区（Flash memory interface），用于片上外设。是图2中从0x40000000开始的PERIPHERALS区域。也称作外设存储器映射，对该区域操作，就是对相应的外设进行操作。

根据STM32的内存映射图，在代码区，0x00000000地址为启动区，上电以后，CPU从这个地址开始执行代码。0x08000000是用户FLASH的起始地址，0x20000000是SRAM的起始地址。