STM32マイコンの
UART・I2C・SPI・CAN通信
実装ガイド

生成されるファイル構成（STM32CubeIDE の場合）

MyProject/
├── Core/
│   ├── Inc/
│   │   ├── main.h          # ペリフェラルのdefine定義
│   │   ├── usart.h
│   │   └── i2c.h
│   └── Src/
│       ├── main.c          # メイン処理（ユーザーコードをここに追加）
│       ├── usart.c         # UART初期化コード（自動生成）
│       └── i2c.c           # I2C初期化コード（自動生成）
└── Drivers/
    ├── STM32F4xx_HAL_Driver/  # HALライブラリ本体
    └── CMSIS/

/* UART送信（ポーリング）*/
char tx_buf[] = "Hello STM32!\r\n";
HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)tx_buf, strlen(tx_buf), HAL_MAX_DELAY);

/* UART受信（ポーリング）*/
uint8_t rx_buf[64];
HAL_StatusTypeDef ret = HAL_UART_Receive(&huart2, rx_buf, 10, 1000); // 10byte, 1000msタイムアウト
if (ret == HAL_OK) {
    // 受信成功
}

/* main.c – 受信割り込み開始 */
uint8_t rx_byte;
HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_byte, 1);  // 1バイト受信割り込みを有効化

/* stm32f4xx_it.c または main.c に追加 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart->Instance == USART2) {
        // rx_byte に受信データが入っている
        process_received_byte(rx_byte);

        // 次の受信に備えて再度セット
        HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &rx_byte, 1);
    }
}

/* DMA方式（大量データの高速受信）*/
uint8_t dma_rx_buf[256];
HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, dma_rx_buf, 256);
// 256バイト受信完了でHAL_UART_RxCpltCallbackが呼ばれる

/* syscalls.c または main.c に追加 */
#include <stdio.h>

int __io_putchar(int ch)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
    return ch;
}

/* 使用例 */
printf("温度: %.1f ℃, 電圧: %.3f V\r\n", temp, voltage);

#define EEPROM_ADDR  0xA0  // 7bitアドレス 0x50 を左シフト → 0xA0

/* EEPROMへの書き込み（HAL_I2C_Mem_Write） */
uint8_t write_data[4] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};
HAL_StatusTypeDef ret = HAL_I2C_Mem_Write(
    &hi2c1,          // I2Cハンドル
    EEPROM_ADDR,     // デバイスアドレス
    0x0000,          // メモリアドレス（書き込み先）
    I2C_MEMADD_SIZE_16BIT, // メモリアドレスサイズ
    write_data,      // 送信データ
    4,               // データ長
    HAL_MAX_DELAY
);

/* EEPROMからの読み出し（HAL_I2C_Mem_Read） */
uint8_t read_data[4];
HAL_I2C_Mem_Read(
    &hi2c1,
    EEPROM_ADDR,
    0x0000,
    I2C_MEMADD_SIZE_16BIT,
    read_data,
    4,
    HAL_MAX_DELAY
);

/* センサーのレジスタ1バイトを読み出す */
uint8_t reg_addr = 0x75;  // WHO_AM_I レジスタ（例：MPU-6050）
uint8_t reg_data;

HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, 0xD0, ®_addr, 1, HAL_MAX_DELAY);  // レジスタアドレス送信
HAL_I2C_Master_Receive (&hi2c1, 0xD1, ®_data, 1, HAL_MAX_DELAY);  // データ受信

/* あるいは Mem_Read で簡潔に書ける */
HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, 0xD0, 0x75, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, ®_data, 1, HAL_MAX_DELAY);

#define FLASH_CS_PORT  GPIOA
#define FLASH_CS_PIN   GPIO_PIN_4

/* CS をアサート（Low）してSPI送受信 */
static void SPI_CS_Select(void)   { HAL_GPIO_WritePin(FLASH_CS_PORT, FLASH_CS_PIN, GPIO_PIN_RESET); }
static void SPI_CS_Deselect(void) { HAL_GPIO_WritePin(FLASH_CS_PORT, FLASH_CS_PIN, GPIO_PIN_SET); }

/* Manufacture/Device IDの読み出し（JEDEC ID: 0x9F） */
uint8_t tx[4] = {0x9F, 0x00, 0x00, 0x00};
uint8_t rx[4];

SPI_CS_Select();
HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, tx, rx, 4, HAL_MAX_DELAY);
SPI_CS_Deselect();

// rx[1]:Manufacturer ID, rx[2]:Memory Type, rx[3]:Capacity
// W25Q64: 0xEF, 0x40, 0x17

/* ページ書き込み（256バイト単位） */
void Flash_PageWrite(uint32_t addr, uint8_t *data, uint16_t len)
{
    uint8_t cmd[4];
    cmd[0] = 0x02;            // Page Program コマンド
    cmd[1] = (addr >> 16) & 0xFF;
    cmd[2] = (addr >>  8) & 0xFF;
    cmd[3] = (addr      ) & 0xFF;

    SPI_CS_Select();
    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, cmd, 4, HAL_MAX_DELAY);   // コマンド＋アドレス送信
    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, data, len, HAL_MAX_DELAY); // データ送信
    SPI_CS_Deselect();
}

/* DMA送信（ノンブロッキング）*/
HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, frame_buffer, FRAME_SIZE);

/* 転送完了コールバック */
void HAL_SPI_TxCpltCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
    if (hspi->Instance == SPI1) {
        SPI_CS_Deselect();
        // 次のフレームの準備など
    }
}

/* CANの初期化（CubeMXで設定後、手動で有効化）*/
HAL_CAN_Start(&hcan1);
HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING); // 受信割り込み有効化

/* CAN送信 */
CAN_TxHeaderTypeDef tx_header;
uint8_t tx_data[8];
uint32_t tx_mailbox;

tx_header.StdId = 0x123;         // 標準IDフレーム（11bit ID）
tx_header.ExtId = 0;
tx_header.IDE   = CAN_ID_STD;
tx_header.RTR   = CAN_RTR_DATA;  // データフレーム
tx_header.DLC   = 8;             // データ長（最大8バイト）
tx_header.TransmitGlobalTime = DISABLE;

// 送信データのセット
tx_data[0] = 0x01;
tx_data[1] = 0x02;
tx_data[2] = (uint8_t)(temperature * 10);  // 温度×10（小数点1桁）
// ...

HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &tx_header, tx_data, &tx_mailbox);

/* 受信割り込みコールバック */
void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
    CAN_RxHeaderTypeDef rx_header;
    uint8_t rx_data[8];

    if (HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &rx_header, rx_data) == HAL_OK) {
        // 受信IDで処理を振り分け
        switch (rx_header.StdId) {
            case 0x100:
                handle_motor_command(rx_data);
                break;
            case 0x200:
                handle_sensor_data(rx_data);
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

/* IDリストモード（特定のIDのみ受信） */
CAN_FilterTypeDef filter;

filter.FilterBank           = 0;
filter.FilterMode           = CAN_FILTERMODE_IDLIST;  // リストモード
filter.FilterScale          = CAN_FILTERSCALE_16BIT;
filter.FilterIdHigh         = 0x100 << 5;  // 受信するID1
filter.FilterIdLow          = 0x200 << 5;  // 受信するID2
filter.FilterMaskIdHigh     = 0x300 << 5;  // 受信するID3（マスクモード時はマスク値）
filter.FilterMaskIdLow      = 0x400 << 5;  // 受信するID4
filter.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0;
filter.FilterActivation     = ENABLE;

HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &filter);