STM32 HAL库函数HAL_SPI_Receive_IT和HAL_SPI_Receive的区别

背景

前段时间开发一个按键板驱动，该板用的STM32F103系列单片机，前任工程师用STM32CubeMX生成的工程，里面全是HAL库调用，我接手后，学习了下HAL库的用法，踩坑不少，特别是带IT后缀的函数，初学者对其的理解很容易出错，特此记录一下。

项目中的按键板通过SPI总线与主板连接，按键板是Slave设备，因此无法确定什么时候收到主板的读写请求，要么轮询SPI控制器的rx fifo是否非空，要么依赖SPI控制器提供的中断机制，在中断里将rx fifo内容读出来。

两种Receive流程

说明一下，SPI的BPW（bits per word）设置为8，因此文中一个word的size就是一个字节。

轮询：HAL_SPI_Receive流程

先看函数签名

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

hspi是SPI控制器句柄，pData是接收buf地址，Size是接收buf长度，Timeout是接收超时时间，如果期间一直没收到数据，则返回。

根据HAL源码，梳理流程概要：

是

是

否

是

否

否

获取控制器的锁

记录起始时间

填充控制器的各个字段：
控制器状态=BUSY_RX
接收buf地址=pData
接收buf长度=Size
RxISR = NULL

待接收字节数> 0？

rx fifo为空？

超时？

读取一个字节

待接收字节数-1

释放控制器的锁

返回错误码

注意，RxISR表示接收中断的回调函数，因为我们是轮询模式，所以该字段填0。

中断：HAL_SPI_Receive_IT流程

先看函数签名

HAL_StatusTypeDef HAL_SPI_Receive_IT(SPI_HandleTypeDef *hspi, uint8_t *pData, uint16_t Size);
void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi);
void HAL_SPI_RxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi);

参数含义跟HAL_SPI_Receive一样，少了个超时参数，因为中断方式并不轮询rx fifo是否非空，而是收到rx fifo非空中断后才去读取，不会让CPU无谓等待。

根据HAL源码，梳理流程概要：

HAL_SPI_Receive_IT

填充控制器的各个字段：
控制器状态=BUSY_RX
接收buf地址=pData
接收buf长度=Size
RxISR = SPI_RxISR_8BIT

获取控制器的锁

开启rx_fifo非空和rx_error中断

释放控制器的锁

HAL_SPI_IRQHandler

是

否

是

否

溢出中断置位？

获取中断使能和中断状态

禁用所有中断

HAL_SPI_ErrorCallback

rx fifo非空中断置位？

SPI_RxISR_8BIT

退出中断

SPI_RxISR_8BIT

是

否

待接收字节数-1

将FIFO的第一个字节拷贝到pData

待接收字节数== 0？

SPI_CloseRx_ISR

退出函数

SPI_CloseRx_ISR

是

否

控制器的错误码为NONE？

禁用rx_fifo非空和rx_error中断

用户定义的HAL_SPI_RxCpltCallback

用户定义的HAL_SPI_ErrorCallback

退出函数

注意：

1. 每个字节的接收都会触发一次中断，因为所谓的rx fifo并不存在，其实就是直接读取控制器的DR寄存器（暂存当前收到的word），如果想提高效率，可以使用DMA版本。
2. HAL_SPI_Receive_IT运行在后台（主循环），HAL_SPI_IRQHandler以及它调用的其他函数都运行在前台（中断），因此后者代码里一定不能有printf之类的打印语句，否则会影响SPI接收时序！

对比

可以看出，带IT后缀的receive函数，只填充控制器的上下文结构体并开启中断，剩下的都交给中断回调。这种策略将接收分成前后台两部分，后台开启中断，前台响应中断并读取数据，检测数据收够了就关闭中断，因此带IT后缀并不是传言的只能在中断态下运行。

后记

1. HAL库其他总线，像UART、I2C等，它们的带IT后缀的receive函数，应该也是这种设计模式，大家可以验证一下。
2. rx_fifo非空中断到底是片选信号触发的，还是SCK信号触发的，不太确定，看过芯片TRM手册，好像是SCK触发的，知道的帮忙确认下。