STM32U5 SPI3 传输异常深度解析：1024 字节长度限制的根源与解决方案

STM32U5 系列（如 U575/U585/U595）的 SPI3 外设在传输长度超过 1024 字节时，会出现 HAL 库回调函数（如 HAL_SPI_TxRxCpltCallback）不执行的异常。核心结论是：STM32U5 的 SPI3 为受限功能版本，最大支持 1023 字节单次传输，超过该长度会导致 CR2 寄存器 TSIZE 字段设置失败，进而触发传输逻辑异常。本文结合复现测试、手册解读与驱动优化，提供完整的问题排查与解决思路。

资料获取：SPI传输长度超过1024时出现异常的问题分析

1. 问题背景与复现现象

1.1 应用场景

客户使用 STM32U595QII6Q 的 SPI3 作为主设备，通过 HAL 库 DMA 模式（全双工 / 半双工）与外部设备通信，当传输数据长度超过 1024 字节时出现异常。

1.2 关键复现结果

正常情况：传输长度≤1023 字节（如 512 字节），SPI3 状态寄存器正常，CR2 寄存器 TSIZE 字段正确赋值（如 512 字节对应 0x200），回调函数正常执行；
异常情况：传输长度 = 1024 字节时，CR2 寄存器 TSIZE 字段始终为 0，SPI 传输完成后回调函数不触发，且启用自动重传也无法恢复；
复现环境：使用 NUCLEO-U575ZI-Q 开发板，基于 STM32Cube FW_U5 V1.6.0 固件库，分别测试全双工（SPI_FullDuplex_ComDMA_LowPower_Master 例程）与半双工模式，均出现相同异常。

2. 问题根源：SPI3 的硬件功能限制

通过寄存器分析与参考手册（RM0456 Rev5.0）查阅，锁定异常根源为 SPI3 的硬件功能阉割，核心限制如下：

2.1 SPI3 与 SPI1/2 的功能差异

STM32U5 的 SPI 外设分为 “全功能版”（SPI1、SPI2）与 “受限功能版”（SPI3），关键差异集中在数据传输控制能力：

SPI 功能	SPI1、SPI2（全功能）	SPI3（受限功能）
数据控制数量上限	最多 65536 字节	最多 1024 字节（无剩余数据计数器 CTSIZE）
实际有效传输长度	0~65535 字节	0~1023 字节
FIFO 容量	16×8 bits	8×8 bits
数据位宽配置	4~32 bits	仅 8/16 bits

注：SPI3 的 “1024 字节上限” 实际为硬件设计限制，单次传输长度超过 1023 字节时，TSIZE 字段无法正确写入，导致传输状态机无法识别传输完成。

2.2 寄存器层面的异常机制

SPI 传输的长度由 CR2 寄存器的 TSIZE [15:0] 字段定义，其工作逻辑为：

软件修改 TSIZE 前需禁用 SPI 外设；
当传输长度≤1023 字节时，TSIZE 字段可正常赋值，传输完成后触发 EOT（传输结束）事件，进而调用 HAL 回调函数；
当传输长度 = 1024 字节时，TSIZE 字段超出 SPI3 的硬件支持范围，导致MODIFY_REG函数写入失败，TSIZE 始终为 0；
此时 SPI 外设无法识别传输终点，EOT 事件不触发，回调函数自然不会执行。

3. 解决方案：硬件限制适配与驱动优化

针对 SPI3 的 1023 字节长度限制，需从 “传输策略” 与 “驱动防护” 两方面优化，确保传输稳定性：

3.1 核心解决方案：拆分长数据传输

将超过 1023 字节的数据拆分为多次传输，每次传输长度≤1023 字节，流程如下：

计算总数据量与拆分次数（如 2000 字节拆分为 2 次：1023 字节 + 977 字节）；
循环调用HAL_SPI_TransmitReceive_DMA（或对应传输函数），每次传入拆分后的缓冲区与长度；
在回调函数中标记单次传输完成，累计传输长度，直至所有数据传输完毕。

3.2 驱动代码防护：增加长度判断

修改 HAL 库 SPI 驱动的传输长度配置逻辑，避免无效的 TSIZE 写入，代码优化如下：

if ((hspi->hdmarx->Mode == DMA_LINKEDLIST_CIRCULAR) && 
    (hspi->hdmatx->Mode == DMA_LINKEDLIST_CIRCULAR)) 
{ 
    MODIFY_REG(hspi->Instance->CR2, SPI_CR2_TSIZE, 0UL); 
} 
else 
{ 
    // 新增SPI3长度限制判断
    if (SPI3 == hspi->Instance && Size >= 1024) 
    {
        status = HAL_ERROR; // 超出长度返回错误，避免异常
    } 
    else 
    { 
        MODIFY_REG(hspi->Instance->CR2, SPI_CR2_TSIZE, Size); 
    }
}

作用：当 SPI3 传输长度≥1024 字节时，直接返回 HAL_ERROR，避免传输异常导致的系统卡死；
适配范围：STM32U575/U585/U595 等所有搭载受限功能 SPI3 的型号。

3.3 替代方案：换用全功能 SPI 外设

若项目对单次传输长度无强制要求，且硬件引脚允许，可直接换用 SPI1 或 SPI2（全功能版），其支持最大 65535 字节单次传输，无需拆分数据，简化开发流程。

4. 验证结果与注意事项

4.1 优化后验证

拆分传输测试：2000 字节数据拆分为 1023+977 字节，两次传输均正常完成，回调函数触发及时，数据无丢失；
驱动防护测试：刻意传入 1024 字节长度，驱动直接返回 HAL_ERROR，未出现传输卡死现象；
长期稳定性：连续 1000 次拆分传输，无异常中断或数据错误。

4.2 开发注意事项

前期选型：使用 STM32U5 的 SPI3 前，需查阅 RM0456 手册确认功能限制，避免盲目设计长数据传输场景；
硬件设计：若需频繁传输长数据，优先规划 SPI1/SPI2 引脚，预留全功能 SPI 的使用空间；
调试技巧：遇到 SPI 回调不执行时，可先检查 CR2 寄存器 TSIZE 字段是否正确赋值，排除长度超限问题。

STM32U5 SPI3 传输长度超 1024 字节异常的核心是硬件功能限制，而非软件配置错误。解决该问题的关键是 “适配硬件上限”：短期通过拆分数据与驱动防护快速修复，长期可换用全功能 SPI 外设优化设计。开发中需牢记：STM32 系列不同 SPI 实例的功能可能存在差异，需提前查阅参考手册确认关键参数（如传输长度、位宽、FIFO 容量），避免因功能阉割导致的异常。