简介：面向 STM32F103 标准库开发者的 SPI 与 DMA 联合传输示例代码，适合嵌入式初学者及需要优化外设数据搬运效率的工程师，旨在解决传统阻塞式 SPI 传输长期占用 CPU 的问题。资源围绕 SPI 主模式初始化、DMA 通道参数配置、外设与内存地址映射、传输完成中断处理等核心环节展开，可帮助理解 CPOL/CPHA 四种工作模式差异，以及如何借助 DMA 将 CPU 从连续数据搬移中解放出来，适用于物联网传感器采集、工业控制通信等场景的快速验证与代码移植。整份资源共 4 个文件，包括 2 个头文件与 2 个源文件，分别对应 SPI1、SPI2 的初始化及 DMA 收发逻辑，压缩包仅 5KB，结构简洁、无多余依赖，方便直接阅读和按需裁剪。目前已有 1632 人学习下载，是一份轻量且典型的标准库外设编程参考；源码注释清晰，可作为学习 SPI 与 DMA 协作机制的入门范例。示例代码覆盖从 SPI 接口使能、DMA 流选择到中断回调的完整流程，读者可对照库函数调用与寄存器设置，并自行修改引脚、DMA 通道、数据长度等参数，迁移到具体项目中使用；也适合在开发板上做通信实验时快速复用。整体代码量虽小，但完整展示了 DMA 与 SPI 配合的关键步骤，对理解 STM32 中断与 DMA 事件机制也很有帮助。
1. 把 SPI 与 DMA 绑在一起，是标准库工程里最实用的提速组合
拿到STM32F103标准库SPI_DMA代码.rar这个压缩包，第一反应大概率不是“代码能不能跑”，而是“它到底演示的是哪条数据链路”。在标准库环境下，SPI 外设本身就能收发字节，加上 DMA 之后，CPU 从逐字节搬运中彻底解放出来。对于刷 OLED、写 W25Q64、驱动 SD 卡这类持续吞吐的场景，SPI_DMA 组合能把 CPU 占用率从 30% 以上压到接近 0%。
这套代码的价值不在于“SPI 怎么初始化”这种基础问题，而在于三点：DMA 通道怎么选、传输结束怎么判断、半双工与全双工模式下 DMA 的配置差异。适合三类人：正在从 51 或模拟 SPI 切到硬件 SPI 的嵌入式新手；想把串口屏或 Flash 读写吞吐提上去的固件工程师；以及维护老项目、手里只有标准库没有 CubeMX 生成代码的维护者。
2. 标准库下 SPI_DMA 的底层配合方式
2.1 DMA 为什么适合 SPI，而不是所有外设
SPI 的特点是时钟由主机控制，收发同时进行。主机向 MOSI 移出一位的同时，MISO 上也同步移入一位，所以 SPI 的发送和接收天然同步。如果用查询方式，每收发一字节要等待 TXE 或 RXNE 标志位，期间 CPU 一直在忙等。DMA 做的事情很简单：外设数据寄存器有空间时，自动把存储器里的数据搬进去；外设收到数据时，自动搬进内存缓冲区。整个过程不需要 CPU 逐字节干预。
但并不是所有外设都适合配 DMA。像 GPIO 这种没有数据寄存器的外设，DMA 没有搬运对象；而 I2C 虽有数据寄存器，但每字节带 ACK 位，协议状态机复杂，DMA 反而增加调试难度。SPI 则不同，它只有 8 位或 16 位数据寄存器，没有额外握手，是 DMA 最理想的外设之一。标准库里DMA_InitTypeDef结构体就是为这类“块搬运”场景设计的。
2.2 标准库工程里 SPI_DMA 代码的典型文件构成
打开STM32F103标准库SPI_DMA代码.rar，解压后一般能看到以下结构：USER目录放 main.c、stm32f10x_it.c，HARDWARE目录放 spi.c、dma.c 或 spi_dma.c，SYSTEM目录放延时和串口调试代码，CORE和STM32F10x_FWLib是标准库本体。从stm32f10x_spi.c和stm32f10x_dma.c这两个固件库里可以找到关键函数原型。
一个微妙的点是标准库 V3.5 里 SPI 外设的 DMA 请求开关。SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE)这行写在 SPI 初始化之后、DMA 使能之前，顺序颠倒会导致第一次传输丢字节。压缩包里的代码如果没注意这个顺序，很容易出现在逻辑分析仪上看到波形但数据错位的问题。
2.3 SPI 硬件片选与软件片选对 DMA 的影响
标准库环境下，SPI1 的 NSS 引脚可以配置为硬件自动管理，也可以由普通 GPIO 软件拉低。DMA 方式下这个选择尤其关键。如果启用硬件 NSS，主模式下 NSS 引脚由 SPI 外设自动驱动，DMA 传输结束后 NSS 拉高。但许多 STM32F103 的从设备（比如 W25Q64）要求片选在整个指令序列期间保持低电平，而 DMA 传输是按“每次请求搬运多少字节”工作的，字节间隙片选可能抖动，导致从设备状态机错乱。
常见做法是关闭硬件 NSS，改用GPIO_WriteBit手动控制片选。在 SPI_DMA 代码里，片选拉低后启动 DMA，传输完成中断里拉高片选。这样 DMA 的连续吞吐和片选的稳定性能同时保证。若压缩包里的代码沿用了硬件 NSS，建议改成软件片选再调 DMA，否则很容易出现“单独读 ID 正常，连续读 Flash 数据就错”的怪现象。
3. 用标准库在 STM32F103 上跑通 SPI_DMA 最小代码
3.1 SPI1_TX 和 SPI1_RX 的 DMA 通道映射
STM32F103 的 DMA1 有 7 个通道，每个通道有固定的外设映射关系。SPI1 的发送对应 DMA1_Channel3，接收对应 DMA1_Channel2。这个映射在stm32f10x_dma.h头文件里没有直接体现，需要查参考手册的 DMA 请求映射表。如果照抄串口 DMA 的通道号，编译不会报错，但数据永远不动，这是最常见的新手坑。
DMA 配置时，外设地址要写(uint32_t)&SPI1->DR，存储器地址写发送缓冲区的地址。DMA_PeripheralDataSize和DMA_MemoryDataSize都设为DMA_PeripheralDataSize_Byte，这是 8 位 SPI 的标准配置。如果用DMA_PeripheralDataSize_HalfWord，意味着 16 位 SPI 帧，W25Q64 这类 Flash 在非 QSPI 模式下用不上。
3.2 初始化顺序与关键参数代码
void SPI1_DMA_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure; // 开启时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // SPI1_SCK PA5, MOSI PA7, MISO PA6, NSS 用 PA4 软件控制 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // SPI1 主机模式，8 位数据，软件 NSS SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8; SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure); // DMA TX：SPI1_TX = DMA1_Channel3 DMA_DeInit(DMA1_Channel3); DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&SPI1->DR; DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)tx_buf; DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 0; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal; DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; DMA_Init(DMA1_Channel3, &DMA_InitStructure); // 开启 SPI1 TX DMA 请求 SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE); }这段代码里值得留意的参数：DMA_DIR_Direction_PeripheralDST表示数据从存储器搬到外设，即发送方向。DMA_MemoryInc_Enable让 DMA 搬运完一个字节后内存地址自动加一，否则所有字节都从缓冲区第一个地址取。DMA_BufferSize在初始化时设 0，每次发送前再重新设置，表示本次要发送的字节数。
void SPI1_DMA_Send(uint8_t *buf, uint16_t len) { DMA1_Channel3->CNDTR = len; // 直接操作寄存器设置传输数量 DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC3); // 清除上次的传输完成标志 GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 片选拉低 DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); // 启动 DMA，开始搬运 }发送完成后需要在中断里关闭 DMA 并拉高片选：
void DMA1_Channel3_IRQHandler(void) { if (DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC3)) { DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC3); DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 片选拉高 } }标准库的DMA_GetFlagStatus和DMA_GetITStatus都能查传输完成，区别在于前者查状态寄存器，后者查中断标志。在中断服务函数里建议用DMA_GetITStatus，因为它会同时确认中断使能位和标志位，避免误触发。
3.3 发送后要不要等待的问题
DMA 置传输完成标志的时候，最后一个字节是从内存搬到 SPI->DR，但 SPI 外设可能还没把这一字节移位输出完。如果立即拉高片选，从设备可能收到残缺字节。很多人在这踩坑：DMA 中断触发了，但 W25Q64 写入的数据不对。
解决方法是检查 SPI 的 BSY 标志。在 DMA 中断里拉高片选前，加一个等待循环：
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_BSY));BSY是 SPI 忙标志，只有移位寄存器完全空闲时才清零。加了这句之后，DMA 中断里拉高片选的时机才真正对应“最后一比特已发出”。标准库环境下，不能只依赖 DMA 的 TC 中断，SPI 外设的 BSY 标志才是传输完成的最后确认。
4. SPI_DMA 接收方向、循环模式与边界参数排查
4.1 SPI 全双工模式下 DMA 接收为什么需要同时开 TX
SPI 是全双工协议，主机要接收数据就必须发出时钟。时钟来自主机对SPI1->DR的写入。若只配置接收 DMA，不发送任何字节，那么主机不产生时钟，MISO 上的数据根本不会移入接收寄存器。这就是“SPI DMA 只能收不能发，或只能发不能收”问题的根源。
在 STM32F103 标准库下，用 DMA 接收数据的一个常见做法是让 TX DMA 和 RX DMA 同时工作。TX 方向发送一个哑字节（0xFF），RX 方向接收从设备回复的数据。比如读取 W25Q64 的 JEDEC ID，需要先发送 0x9F 指令再加 3 个哑字节，同时接收 3 字节 ID。这个流程可以用双通道 DMA 完成，但注意 TX DMA 的传输完成中断不应触发片选拉高，片选拉高要等 RX DMA 完成。
void SPI1_DMA_Read(uint8_t *rx_buf, uint16_t len) { uint8_t dummy = 0xFF; DMA1_Channel3->CNDTR = len; // TX 通道，发送 len 个哑字节产生时钟 DMA1_Channel2->CNDTR = len; // RX 通道，接收 len 字节 DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE); // 先开 RX DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); // 再开 TX GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); } void DMA1_Channel2_IRQHandler(void) { if (DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC2)) { DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC2); DMA_Cmd(DMA1_Channel2, DISABLE); DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE); GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); } }这个例子里，RX DMA 的中断优先级要高于 TX DMA，否则在极端时序下，TX 完成中断先到，程序错误地拉高片选。接收方向在标准库里必须配置为DMA_DIR_PeripheralSRC，内存地址自增，外设地址固定指向SPI1->DR。
4.2 DMA 循环模式什么时候适合 SPI
标准库里DMA_Mode_Circular让 DMA 传输完后自动重载CNDTR并继续搬运。连续读取传感器数据流时，可以配成循环模式，配合DMA_GetCurrDataCounter计算新数据量。但要注意，循环模式下不会产生 Normal 模式的TC中断，只有半传输（HT）和传输完成（TC）中断可用来搬数据。SPI 从设备如果要求每条指令的字节数固定、片选必须拉高结束，循环模式就不适用。
一个典型误用是：用循环模式做 AD7705 这类 SPI 接口 ADC 的连续采样，但每帧数据以片选分界，帧与帧之间片选要拉高。循环模式下 DMA 不间断搬运，没有机会拉高片选，导致帧同步丢失。正确做法是 Normal 模式，每读完一帧在 DMA 中断里拉高片选，再重新配置CNDTR开启下一轮。
4.3 三个必查边界参数
DMA_PeripheralInc设为 Disable 是确定的。外设地址固定在一个 32 位寄存器上，绝不自动增量。DMA_MemoryInc方向如果忘记 Enable，DMA 会反复覆盖缓冲区第一个字节，数据看起来像全是最后一个字节。
DMA_Priority在只有一个 DMA 工作时无所谓，但如果 SPI_DMA 和串口 DMA 同时运行，SPI 优先级建议设为DMA_Priority_VeryHigh，否则大批量串口打印会拉长 SPI 传输间隙，从设备容易超时。
CNDTR寄存器只有 16 位，单次 DMA 传输不能超过 65535 字节。W25Q64 的一页是 256 字节，SD 卡一个扇区 512 字节，一般不会触顶。但如果是刷全屏 OLED（128×64），一次传输 1024 字节，离上限还远；而驱动某些 32 位色彩 TFT 屏时，一帧数据可能超过 64KB，就需要拆成多次 DMA 传输。
4.4 排错时先看寄存器而不是改代码
SPI_DMA 出问题时，不要急着调SPI_BaudRatePrescaler，先用调试器读DMA1_Channel3->CNDTR。如果 DMA 使能后该值不变，说明 DMA 没收到外设请求，检查SPI_I2S_DMACmd是否已使能。如果CNDTR递减但 SPI 的RXNE一直为 0，说明时钟没产生，检查 SPI 主模式配置和 SCK 引脚。
常见的是 SPI1 引脚 PA5、PA6、PA7 初始化成GPIO_Mode_AF_PP，但漏配 AFIO 时钟。STM32F103 上 SPI1 不需要RCC_APB2Periph_AFIO，但若用了重映射到 PB3、PB4、PB5，则必须打开 AFIO 时钟并调用GPIO_PinRemapConfig，否则引脚不工作，DMA 照常搬运但线上没有任何波形。
5. 验证 SPI_DMA 传输是否真的高效的两个技巧
5.1 用 GPIO 翻转测实际 CPU 占用
初始化时把一个空闲 GPIO（比如 PB0）设为推挽输出，在 main 主循环中做翻转。跑同样的 SPI 数据发送任务，对比裸 SPI 查询发送和 SPI_DMA 发送两种情况下 PB0 翻转频率的差异。DMA 模式下主循环几乎不被阻塞，翻转频率显著升高；查询模式下 SPI 发送期间主循环卡住，翻转频率明显下降。
// 主循环中测试翻转频率 while (1) { GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); SPI1_DMA_Send(tx_buf, 128); while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3) == RESET); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); // 其余应用逻辑 }用示波器或逻辑分析仪测 PB0 的周期时间，能直接算出 SPI 传输耗时和剩余可用 CPU 时间。DMA_GetFlagStatus在库函数里是纯寄存器读取，适合轮询判断发送完成，但要注意它返回后CNDTR可能已清零而 SPI 的 BSY 还没结束，所以用于耗时测试没问题，实际片选控制还是要待在 BSY 确认之后。
5.2 对 DMA 缓冲区做 Cache 清理并非多余
标准库代码在 STM32F103 上运行时没有 Cache 问题，但很多人习惯从 F4 或 F7 代码移植过来，F103 有两个特殊之处：一是 DMA 访问 SRAM 不经过 CPU 总线，不需要SCB_CleanDCache，二是 F103 的 DMA 不支持存储器到存储器以外的自动字节对齐，所以缓冲区首地址建议 4 字节对齐，否则某些编译器优化选项下 DMA 读不到正确数据。
如果 SPI_DMA 代码配的发送缓冲区是局部变量数组，在 GCC 的高优化等级下可能被优化到寄存器而无法取地址，DMA 搬运的就是未知地址的数据。把发送和接收缓冲区定义为全局数组，或者在函数前加__attribute__((aligned(4)))，能避免这类“代码看着对但数据不对”的问题。
最后可以在 DMA 中断里加一个计数器变量，每传输完成一次加一。主循环定期读这个值判断传输是否持续发生。如果计数器长时间不动，先把 DMA 的CNDTR和SPI1->SR寄存器抓出来对比，对照参考手册里的忙标志和错误标志，比逐行看代码更快定位问题。SPI_DMA 的调试本质是确认“外设请求产生 DMA 传输，DMA 请求服务外设”这个闭合链路没有断裂，链路每段都有对应的状态寄存器可查。
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