如何使用 SPI 全双工在两个 5LP MPU 之间连接 RAM？

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要将两个 MPU（如 STM32F5/L5 系列）通过 SPI 全双工模式连接以实现 RAM 镜像，需结合 SPI 和 DMA 技术。以下是步骤和代码示例：

1. 硬件连接

• 主 MPU (SPI Master) ↔ 从 MPU (SPI Slave)：
  
  
  
  • MOSI (主出从入) ↔ MOSI
  
  
  • MISO (主入从出) ↔ MISO
  
  
  • SCK (时钟) ↔ SCK
  
  
  • CS (片选) ↔ CS (主控手动拉低/拉高)
  
  

2. 主 MPU 配置（发送数据）

SPI 初始化

// 启用 SPI 时钟和 DMA 时钟

RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_SPI1EN;

RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_DMA2EN;



// SPI 配置为全双工主模式

SPI_HandleTypeDef hspi;

hspi.Instance = SPI1;

hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;

hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;

hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;

hspi.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;

hspi.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;

hspi.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_8; // 根据需求调整

HAL_SPI_Init(&hspi);

DMA 配置（发送数据块）

// 源地址：待发送的 RAM 区域

// 目标地址：SPI 数据寄存器

uint8_t *source_addr = (uint8_t*)0x20000000; // 示例 RAM 地址

uint32_t data_size = 1024; // 传输字节数



DMA_HandleTypeDef hdma_tx;

hdma_tx.Instance = DMA2_Stream3;

hdma_tx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_3;

hdma_tx.Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;

hdma_tx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;

hdma_tx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;

hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;

hdma_tx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;

hdma_tx.Init.Mode = DMA_NORMAL; // 非循环模式

HAL_DMA_Init(&hdma_tx);



__HAL_LINKDMA(&hspi, hdmatx, hdma_tx);



// 启动 SPI DMA 传输

HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi, source_addr, data_size);

3. 从 MPU 配置（接收并写入 RAM）

SPI 初始化

// 从 MPU 配置为 SPI 从模式

SPI_HandleTypeDef hspi_slave;

hspi_slave.Instance = SPI2;

hspi_slave.Init.Mode = SPI_MODE_SLAVE;

hspi_slave.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;

hspi_slave.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;

hspi_slave.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // 与主设备一致

hspi_slave.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;

HAL_SPI_Init(&hspi_slave);

DMA 配置（接收数据到指定 RAM）

// 目标地址：镜像 RAM 区域

uint8_t *mirror_addr = (uint8_t*)0x20000000; // 与主设备相同地址

uint32_t data_size = 1024;



DMA_HandleTypeDef hdma_rx;

hdma_rx.Instance = DMA1_Stream0;

hdma_rx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_0;

hdma_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;

hdma_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;

hdma_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;

hdma_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;

hdma_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_BYTE;

hdma_rx.Init.Mode = DMA_NORMAL;

HAL_DMA_Init(&hdma_rx);



__HAL_LINKDMA(&hspi_slave, hdmarx, hdma_rx);



// 启动 SPI DMA 接收（从设备被动接收）

HAL_SPI_Receive_DMA(&hspi_slave, mirror_addr, data_size);

4. 传输流程

1. 启动从设备 DMA：
   
   
   
   • 从设备提前调用 HAL_SPI_Receive_DMA() 等待数据。
   
   


2. 主设备发起传输：
   
   
   
   • 拉低 CS 引脚（片选）。
   
   
   • 调用 HAL_SPI_Transmit_DMA() 发送数据。
   
   


3. 数据传输：
   
   
   
   • DMA 自动将主设备 RAM 数据通过 SPI 发送。
   
   
   • 从设备 SPI 接收数据，DMA 自动写入其 RAM。
   
   


4. 传输完成：
   
   
   
   • 主/从设备通过 DMA 完成中断（或轮询标志位）通知结束。
   
   
   • 主设备拉高 CS 引脚。
   
   

5. 关键注意事项

• 时钟同步：主从设备 SPI 时钟配置（极性/相位）必须一致。


• 内存地址：确保主/从设备的镜像 RAM 地址在各自系统中有效。


• DMA 通道：根据具体 MPU 型号选择未冲突的 DMA 流（Stream）和通道（Channel）。


• 数据对齐：MemDataAlignment 需与数据宽度匹配（如 8/16 位）。


• 中断处理：
  
  
  
  • 实现 HAL_SPI_TxCpltCallback()（主）和 HAL_SPI_RxCpltCallback()（从）处理完成事件。
  
  


• 全双工优化：
  
  
  
  • 若需要主从双向同步，使用 HAL_SPI_TransmitReceive_DMA() 同时收发数据。
  
  

6. I2C 替代方案（不推荐）

虽然 I2C 支持多主模式，但半双工特性和较低速度不适合 RAM 镜像：

// I2C 示例（主设备写入从设备 RAM）

HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c, SLAVE_ADDR, MEM_ADDR, I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, data, size, 100);

• 缺点：需指定从设备地址和内存地址，且速度通常低于 SPI DMA。

通过以上步骤，SPI 全双工 + DMA 能高效实现两个 MPU 之间的 RAM 数据镜像。确保硬件连接正确，并参考 MPU 的数据手册调整 SPI/DMA 寄存器配置。