STM32与树莓派通信

STM32 与树莓派（Raspberry Pi）的通信常见方案及实现步骤：

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1. UART 串口通信（最简单）

适用场景：短距离、低速数据交换（如传感器数据、调试信息）。
硬件连接：

STM32引脚	树莓派引脚	备注
TX	RX (GPIO15)	交叉连接
RX	TX (GPIO14)	交叉连接
GND	GND	共地

软件配置：

• STM32 端（使用HAL库）：

  UART_HandleTypeDef huart1;
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  HAL_UART_Init(&huart1);
  
  // 发送数据
  uint8_t data[] = "Hello Raspberry Pi!";
  HAL_UART_Transmit(&huart1, data, sizeof(data), HAL_MAX_DELAY);

• 树莓派端（Python）：

  import serial
  ser = serial.Serial('/dev/ttyS0', 115200, timeout=1)  # 使用硬件串口（GPIO14/15）
  while True:
      if ser.in_waiting > 0:
          received = ser.readline().decode('utf-8').strip()
          print(f"Received: {received}")

注意事项：

• 禁用树莓派串口控制台（通过 raspi-config → Interface Options → Serial → 关闭登录shell）。

• 电平匹配：STM32是3.3V，树莓派GPIO也是3.3V，可直接连接；若为5V设备需电平转换。

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2. I2C 通信（多设备共享总线）

适用场景：中低速、多设备（如多个传感器）。

注意事项：

• 确保STM32和树莓派的I2C地址不冲突。

• 使用 i2cdetect -y 1 检测设备地址。

硬件连接：

STM32引脚	树莓派引脚	备注
SCL	SCL (GPIO3)	接4.7kΩ上拉电阻到3.3V
SDA	SDA (GPIO2)	接4.7kΩ上拉电阻到3.3V
GND	GND	共地

软件配置：

• STM32 端（作为从设备）：

  #include "stm32f1xx_hal_i2c.h"
  
  I2C_HandleTypeDef hi2c1;
  hi2c1.Instance = I2C1;
  hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;  // 100kHz
  HAL_I2C_Init(&hi2c1);
  
  uint8_t buffer[10];
  HAL_I2C_Slave_Receive(&hi2c1, buffer, sizeof(buffer), HAL_MAX_DELAY);

• 树莓派端（Python，主设备）：

  import smbus
  bus = smbus.SMBus(1)  # 树莓派默认I2C总线
  address = 0x08        # STM32的I2C从地址
  bus.write_byte(address, 0x55)  # 发送数据

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3. SPI 通信（高速数据传输）

适用场景：高速、全双工（如摄像头、显示屏数据）。

注意事项：

• 树莓派SPI需启用（raspi-config → Interface Options → SPI）。

• 电平匹配：确保3.3V兼容。

硬件连接：

STM32引脚	树莓派引脚	备注
SCK	SCLK (GPIO11)	时钟线
MOSI	MOSI (GPIO10)	主发从收
MISO	MISO (GPIO9)	主收从发
CS	CE0 (GPIO8)	片选信号
GND	GND	共地

软件配置：

• STM32 端（SPI从模式）：

  SPI_HandleTypeDef hspi1;
  hspi1.Instance = SPI1;
  hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_SLAVE;
  HAL_SPI_Init(&hspi1);
  
  uint8_t tx_data = 0xAA, rx_data;
  HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &tx_data, &rx_data, 1, HAL_MAX_DELAY);

• 树莓派端（Python，主模式）：

  import spidev
  spi = spidev.SpiDev()
  spi.open(0, 0)  # 总线0，设备0（CE0）
  spi.max_speed_hz = 1000000  # 1MHz
  resp = spi.xfer2([0x55])    # 发送并接收数据

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4. USB CDC（虚拟串口）

适用场景：即插即用、免驱动（如调试日志传输）。
硬件连接：STM32的USB接口 ↔ 树莓派USB端口。

软件配置：

• STM32 端（使用CubeMX配置USB CDC）：

  1. 在CubeMX中启用USB Device模式，选择CDC类。

  2. 生成代码后，通过 CDC_Transmit_FS() 发送数据。

• 树莓派端（自动识别为 /dev/ttyACM0）：

  import serial
  ser = serial.Serial('/dev/ttyACM0', 115200)
  ser.write(b"Hello STM32!")

注意事项

1. 电平兼容：STM32和树莓派GPIO均为3.3V，直接连接时避免5V设备。

2. 共地：所有通信方式必须共地（GND连接）。

3. 协议一致性：双方波特率、地址、数据格式需匹配。

通信方式	速率	距离	复杂度	适用场景
UART	低（≤1Mbps）	短	简单	调试、传感器数据
I2C	中（≤400kHz）	短	中等	多从设备控制
SPI	高（≥10Mbps）	短	高	高速数据传输（如屏幕）
USB	高	中	中等	即插即用通信