FLIR Lepton 2无法向STM32F4传输帧数据的问题求助

架构老林

2026-7-20

FLIR Lepton 2与STM32F4 Discovery SPI读取帧数据异常问题

我正尝试将FLIR Lepton 2（搭配Lepton Breakout board v1.4）与STM32F4 Discovery开发板集成，实现通过SPI读取80×60的帧数据，再经UART发送至Flutter客户端。目前硬件连接正常，但读取Lepton帧数据环节出现问题，持续收到固定的缓冲数据，推测是错误信息而非有效图像帧，查阅 datasheet 未找到解决思路。

读取与处理帧数据的核心代码

ReadFrame函数（读取帧数据到缓冲区）

void ReadFrame(uint8_t *frameData)
{
    uint8_t *tmp = frameData;

    GPIO_PinState csState;
    uint8_t write_data = 0x0;

    csState = HAL_GPIO_ReadPin(CS_PORT, CS_PIN);
    if (csState == GPIO_PIN_SET)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(CS_PORT, CS_PIN, GPIO_PIN_RESET);
        HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &write_data, sizeof(write_data), HAL_MAX_DELAY);

        for (uint16_t i = 0; i < VOSPI_VIDEO_PACKETS_PER_FRAME; i++)
        {
            HAL_SPI_Receive(&hspi1, tmp, VOSPI_PACKET_LENGTH, HAL_MAX_DELAY);
            tmp += VOSPI_PACKET_LENGTH;
        }

        HAL_GPIO_WritePin(CS_PORT, CS_PIN, GPIO_PIN_SET);
    }
}

该函数负责将当前帧数据存入uint8_t*缓冲：先将CS引脚置为LOW，执行SPI请求，遍历读取每个数据包（对应帧的一行），最后将CS置为HIGH。

根据datasheet说明，每个数据包包含4字节header和160字节payload（Raw14格式，每个像素占2字节），该函数用于移除数据包header：

void handleFrame(uint8_t *frameData, uint8_t *newFrameData)
{
    int packetCount = 0;

    for (int i = 0; i < VOSPI_PACKET_LENGTH * packetCount; i +=
        VOSPI_PACKET_LENGTH)
    {
        for (int j = 0; j < VOSPI_PACKET_LENGTH - VOSPI_HEADER_SIZE; j++)
        {
            newFrameData[(i / VOSPI_PACKET_LENGTH)
                * (VOSPI_PACKET_LENGTH - VOSPI_HEADER_SIZE) + j] =
                frameData[i + VOSPI_HEADER_SIZE + j];
        }
    }
}

主代码调用逻辑

uint8_t frameData[VOSPI_PACKET_LENGTH * VOSPI_VIDEO_PACKETS_PER_FRAME];
uint8_t newFrameData[COLS * ROWS * PIXEL_SIZE];

memset(frameData, 0, sizeof(frameData));
memset(newFrameData, 0, sizeof(newFrameData));

while(/* 连接状态判断 */)
{
    ReadFrame(frameData);
    handleFrame(frameData, newFrameData);

    // 通过UART发送newFrameData
}

异常现象

执行后得到的缓冲数据始终为：[83, 101, 114, 105, 97, 108, 32, 80, 111, 114, 116, 32, 84, 101, 115, ...]（共9600字节）。

当前SPI配置

static void MX_SPI1_Init(void)
{
    /* SPI1 parameter configuration*/
    hspi1.Instance = SPI1;
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_16BIT;
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_HIGH;
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_2;
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_ENABLE;
    hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;

    if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

问题排查与修复建议

1. handleFrame函数致命错误

packetCount初始化为0，导致外层循环完全不执行，newFrameData始终保持memset后的全0状态。需将packetCount设置为实际的帧包数量VOSPI_VIDEO_PACKETS_PER_FRAME（对应60行，每行一个数据包）。修改后的函数：

void handleFrame(uint8_t *frameData, uint8_t *newFrameData)
{
    int packetCount = VOSPI_VIDEO_PACKETS_PER_FRAME; // 修正为实际包数量

    for (int i = 0; i < VOSPI_PACKET_LENGTH * packetCount; i += VOSPI_PACKET_LENGTH)
    {
        for (int j = 0; j < VOSPI_PACKET_LENGTH - VOSPI_HEADER_SIZE; j++)
        {
            newFrameData[(i / VOSPI_PACKET_LENGTH) * (VOSPI_PACKET_LENGTH - VOSPI_HEADER_SIZE) + j] =
                frameData[i + VOSPI_HEADER_SIZE + j];
        }
    }
}

2. SPI配置关键错误

Lepton 2的SPI通信有严格的参数要求，当前配置多处不符合：

数据宽度：Lepton要求8位数据宽度，当前设置为SPI_DATASIZE_16BIT，需改为SPI_DATASIZE_8BIT。
CRC计算：Lepton默认不使用SPI CRC，当前SPI_CRCCALCULATION_ENABLE会额外发送CRC字节干扰通信，需改为SPI_CRCCALCULATION_DISABLE。
波特率：Lepton 2的SPI最大支持20MHz，当前SPI_BAUDRATEPRESCALER_2对应主频168MHz下的84MHz，远超上限，需降低至SPI_BAUDRATEPRESCALER_16（对应10.5MHz）。

修改后的SPI初始化函数：

static void MX_SPI1_Init(void)
{
    /* SPI1 parameter configuration*/
    hspi1.Instance = SPI1;
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; // 修正为8位
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_HIGH;
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16; // 降低波特率到10.5MHz
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; // 关闭CRC
    hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;

    if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
}

3. ReadFrame函数优化

无需提前检查CS引脚状态，直接拉低CS即可开始传输，避免外部干扰导致的CS状态误判。此外，Lepton的SPI通信中主机发送的字节可以是任意值，但需确保每次接收前有足够的时钟触发，当前的HAL_SPI_Transmit逻辑保留即可。

4. 异常数据解析

你收到的[83,101,...]是ASCII字符串"Serial Port Test..."，这是Lepton在SPI通信失败时返回的默认测试数据，说明当前SPI通信完全未建立，需优先解决上述SPI配置和handleFrame的致命错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者progi15

FLIR Lepton 2无法向STM32F4传输帧数据的问题求助

读取与处理帧数据的核心代码 #

ReadFrame函数（读取帧数据到缓冲区） #

handleFrame函数（移除数据包Header） #

主代码调用逻辑 #

异常现象 #

当前SPI配置 #

问题排查与修复建议 #

1. handleFrame函数致命错误 #

2. SPI配置关键错误 #

3. ReadFrame函数优化 #

4. 异常数据解析 #