提高SPI时钟时通信异常的案例分享

有人采用STM32H743ZI芯片的SPI外设跟ADC器件通信，发现一旦SPI的SCK时钟超过25MHz时，比如50Mhz，就会发生读取数据失败，并提示Busy忙信息或ERR错误信息。反正只要串行时钟不超过25Mhz，收发都很正常。

但是STM32H743芯片手册上明白地说了SPI时钟最高可达150MHz，这会是什么原因呢？

根据他所提到的异常现象初步判断，不论他的硬件方面还是软件配置方面都应该没有很大的问题，不然根本没法通信。像这种情况有可能是下面几种原因之一或组合原因【当然不仅限于这些】：

第一种情况就是通信速率明显提高时，由于通信速率加快，而接收处理的相关代码本身所用时间相对固定，这样可能导致不能及时读走数据而发生溢出，尤其是基于查询方式或中断方式接收处理时。这时我们可以考虑对接收代码做进一步的精简优化，压缩接收处理时间，或者改用DMA方式进行数据的收发。

第二种情况就是当通信速率明显提高时，跟外设复用的GPIO输出速率档位的配置没有跟上来。以本案例来说，当我们将SPI的时钟上到50MHz甚至更高时，若相应的GPIO的输出速率配置还维持在相对低速水平，与实际输出需求不相匹配时往往就会出现异常。

关于这个配置，如果使用STM32CubeMx配置的话就非常简单，通过菜单选择即可完成。如下图所示：

第三种情况就是当通信速率明显提高时，即使相应的GPIO输出能力配置也匹配了，但有些情况下还是有可能出通信异常的问题。我们知道，当GPIO输出速率越来越高的时候，GPIO模块带来的噪声也越大，作为通信口时其信号质量也会随着通信速率的提升而变差，当然，此时芯片所需的功耗也随之增大。对于很多STM32系列芯片，当GPIO输出速率达到一定程度时，建议开启片内GPIO补偿单元。【下面截图是两个STM32系列关于GPIO补偿单元的介绍文字】

该GPIO补偿单元的作用就是通过控制IO口的输出斜率，降低GPIO的噪声对整个电源的影响并尽力改善信号质量，所以当我们基于STM32芯片实现较高速率的通信时，比方50Mhz甚至上百兆的SPI或USB通信时，如果芯片有GPIO补偿单元的话，建议将其开启。顺便提醒下，使用GPIO补偿单元的话，往往对电源电压有相应要求，具体依手册而定。

下面是分别基于STM32F4和STM32F7系列的HAL库相关开启GPIO补偿单元的函数。

至于本案例异常的真正原因是什么呢？后来经确认属于上面提到的第二种情况，GPIO输出速率挡位选择与实际输出需求不匹配，稍加调整配置就好。