基于STM32的SPI基本介绍
STM32---SPI（DMA）通信的總結(jié)(庫函數(shù)操作)
本文主要由7項內(nèi)容介紹SPI并會在最后附上測試源碼供參考：
1.?????SPI的通信協(xié)議
2.?????SPI通信初始化(以STM32為從機，LPC1114為主機介紹)
3.?????SPI的讀寫函數(shù)
4.?????SPI的中斷配置
5.?????SPI的SMA操作
6.?????測試源碼
7.?????易出現(xiàn)的問題及原因和解決方法
一、?????SPI的通信協(xié)議
SPI（Serial Peripheral Interface）是一種串行同步通訊協(xié)議，由一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備組成，主設(shè)備啟動一個與從設(shè)備的同步通訊，從而完成數(shù)據(jù)的交換。SPI?接口一般由4根線組成，CS片選信號（有的單片機上也稱為NSS），SCLK時鐘信號線，MISO數(shù)據(jù)線（主機輸入從機輸出），MOSI數(shù)據(jù)線（主機輸出從機輸入），CS?決定了唯一的與主設(shè)備通信的從設(shè)備，如沒有CS?信號，則只能存在一個從設(shè)備，主設(shè)備通過產(chǎn)生移位時鐘信號來發(fā)起通訊。通訊時主機的數(shù)據(jù)由MISO輸入，由MOSI?輸出，輸入的數(shù)據(jù)在時鐘的上升或下降沿被采樣，輸出數(shù)據(jù)在緊接著的下降或上升沿被發(fā)出（具體由SPI的時鐘相位和極性的設(shè)置而決定）。
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二、?????以STM32為例介紹SPI通信
1.?????STM32f103?帶有3個SPI模塊其特性如下：
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2???????SPI?初始化
初始化SPI?主要是對SPI要使用到的引腳以及SPI通信協(xié)議中時鐘相位和極性進行設(shè)置，其實STM32的工程師已經(jīng)幫我們做好了這些工作，調(diào)用庫函數(shù)，根據(jù)自己的需要來修改其中的參量來完成自己的配置即可，主要的配置是如下幾項：
l??引腳的配置
?SPI1的SCLK, MISO ,MOSI分別是PA5，PA6，PA7引腳，這幾個引腳的模式都配置成GPIO_Mode_AF_PP?復(fù)用推挽輸出（關(guān)于GPIO的8種工作模式如不清楚請自己百度，在此不解釋），如果是單主單從，CS引腳可以不配置，都設(shè)置成軟件模式即可。
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l??通信參數(shù)的設(shè)置
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1.?????SPI_Direction_2Lines_FullDuplex把SPI設(shè)置成全雙工通信；
2.?????在SPI_Mode?里設(shè)置你的模式（主機或者從機），
3.?????SPI_DataSize是來設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷降腟PI_DataSize_8b是指8位數(shù)據(jù)幀格式，也可以設(shè)置為SPI_DataSize_16b,即16位幀格式
4.?????SPI_CPOL和SPI_CPHA是兩個很重要的參數(shù)，是設(shè)置SPI通信時鐘的極性和相位的，一共有四種模式
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在庫函數(shù)中?CPOL有兩個值SPI_CPOL_High（=1）和SPI_CPOL_Low ( =0).
CPHA有兩個值SPI_CPHA_1Edge (=0)?和SPI_CPHA_2Edge（=1）
CPOL表示時鐘在空閑狀態(tài)的極性是高電平還是低電平，而CPHA則表示數(shù)據(jù)是在什么時刻被采樣的，手冊中如下：
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我的程序中主、從機的這兩位設(shè)置的相同都是設(shè)置成1，即空閑時時鐘是高電平，數(shù)據(jù)在第二個時鐘沿被采樣，實驗顯示數(shù)據(jù)收發(fā)都正常。
（要特別注意極性和相位的設(shè)置否則，數(shù)據(jù)傳輸會出現(xiàn)錯位的現(xiàn)象）
一般主從機的這兩個位要設(shè)置的一樣，但是網(wǎng)上也有人說不能設(shè)置成一樣的，在后文中我對主從機極性和相位的配置的16種情況都做了測試，結(jié)果見下文。
下圖很好的描述了4種模式下的時序狀況
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引用網(wǎng)友的一句話：：
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“?SPI主模塊和與之通信的外設(shè)備時鐘相位和極性應(yīng)該一致。個人理解這句話有?2層意思：其一，主設(shè)備SPI時鐘和極性的配置應(yīng)該由外設(shè)的從設(shè)備來決定；其二，二者的配置應(yīng)該保持一致，即主設(shè)備的SDO同從設(shè)備的SDO配置一致，主設(shè)備的?SDI同從設(shè)備的SDI配置一致。因為主從設(shè)備是在SCLK的控制下，同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并通過2個雙向移位寄存器來交換數(shù)據(jù)。?”
5.?????SPI_BaudRatePrescaler??波特率的設(shè)置
這在主機模式中，這一位的設(shè)置直接決定了通信的傳輸速率，而從機的設(shè)置不會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?#xff0c;手冊中有這樣一句話：
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(實際測試中發(fā)現(xiàn)：當STM32作為從機時，它對波特率的設(shè)置會影響數(shù)據(jù)的通信，特別是在大數(shù)據(jù)兩傳輸時，當主機SPI時鐘設(shè)置為15M時，STM32從機如果是2分頻即18M則會在多次傳輸時出現(xiàn)錯誤，我記得在資料中看到過有前輩的經(jīng)驗貼說SPI從機的時鐘設(shè)置不能高于SPI主機的時鐘設(shè)置，雖然理論上從機的時鐘設(shè)置不影響SPI通信，但是在試驗中我也驗證，當STM32從機時鐘設(shè)為4分頻?9M，低于15M時，通信就不會出現(xiàn)問題。所以SPI從機波特率的設(shè)置最好低于SPI主機波特率的設(shè)置。)
6.?????SPI_FirstBit?這一位是設(shè)置首先傳輸?shù)母咦止?jié)還是低字節(jié)
SPI_FirstBit_MSB?是先傳輸高字節(jié)，SPI_FirstBit_LSB?是先傳輸?shù)妥止?jié)
注意在初始化函數(shù)里還有兩項重要的內(nèi)容就是在初始化之前先使能SPI的時鐘和在初始化配置完成后使能SPI。
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（………..初始化配置……………）
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三、?????SPI的讀寫函數(shù)
SPI有一個16位的數(shù)據(jù)寄存器SPI_DR，它對應(yīng)兩個緩沖區(qū)，1個發(fā)送緩沖區(qū)，1個接收緩沖區(qū)，當在控制寄存器里SPI_CR1里對DFF位設(shè)置數(shù)據(jù)幀格式為8位時,發(fā)送和接收只用到SPI_DR[7:0]這8位，15-8位被強制為0，幀格式設(shè)置成16位時全用。
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讀寫過程在手冊中是這樣描述的：
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簡而言之，
發(fā)送時，可以通過檢測SPI_SR中的TXE位，當數(shù)據(jù)寄存器里有數(shù)據(jù)時，TXE位是0，當數(shù)據(jù)全部從數(shù)據(jù)寄存器的發(fā)送緩沖區(qū)傳輸?shù)揭莆患拇嫫鲿rTXE位被置1，這時候可以再往數(shù)據(jù)寄存器里寫入數(shù)據(jù)。可以通過
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)?來檢測。
?SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE)??是庫函數(shù)，可以檢測SPI的一些狀態(tài)位。
接收時，可以通過檢測SPI_SR中的RXNE位，當數(shù)據(jù)寄存器里有數(shù)據(jù)時，RXNE位是0，當數(shù)據(jù)全部從數(shù)據(jù)寄存器的接收緩沖區(qū)傳輸?shù)揭莆患拇嫫鲿rRXNE位被置1，這時候可以從數(shù)據(jù)寄存器里讀出數(shù)據(jù)。可以通過
while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);???來檢測。源程序如下，
SPI?讀寫一個字節(jié)，讀寫一體
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當能成功發(fā)送和接收一個字節(jié)時，發(fā)送數(shù)組數(shù)據(jù)就變的簡單了，只需要一個for循環(huán)，和指針變量的遞增即可。以下僅為參考：
（有一點特別注意，從機數(shù)據(jù)傳輸時要依賴主機的時鐘，所以主機在接收從機發(fā)送的數(shù)據(jù)時要往從機發(fā)送啞巴字節(jié)，這個字節(jié)可以自己定義?0xff,0xfe等什么字節(jié)都可以）
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讀寫分開的函數(shù)：
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void SPI_Ecah_Buffer_Send(u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)
{
???????for(int i = 0; i < NumByteToRead; i++)
???????{
??????????????SPI_Conmunication_SendByte(*pBuffer);
??????????????pBuffer++;
???????}
}
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void SPI_Buffer_Receive(u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)
{
???????while (NumByteToRead--)
???????{?????
??????????????*pBuffer = SPI_Conmunication_SendByte (Dummy_Byte);
??????????????pBuffer++;
???????}
}
讀寫一體的函數(shù)
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void SPI_Ecah_Buffer_Send(u8* str , u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)
{
???????for(int i = 0; i < NumByteToRead; i++)
???????{
??????????????*str = SPI_Conmunication_SendByte(*pBuffer);
??????????????pBuffer++;
??????????????str++;
???????}
}
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四、?????SPI的中斷配置
在SPI的SPI_CR2?中可以配置，STM32的SPI的通信一共有8個中斷其中最常用的是如下4個。
TXEIE：發(fā)送緩沖區(qū)空中斷使能
在發(fā)送過程中，數(shù)據(jù)全部從數(shù)據(jù)寄存器的發(fā)送緩沖區(qū)傳輸?shù)揭莆患拇嫫鲿rTXE位被置1這時如果使能了TXEIE?就會觸發(fā)發(fā)送完成的中斷請求。在中斷服務(wù)函數(shù)里可以做你想做的事情，也可以用一個標志位，在外面完成相應(yīng)的操作。
(使用中斷時要特別注意，及時的清除中斷標志，為下一次能夠觸發(fā)中斷做準備。而清除中斷的操作可以放在中斷服務(wù)函數(shù)中，或者其他你認為何時的地方。)
RXNEIE：接收緩沖區(qū)非空中斷使能
接收同發(fā)送。
TXDMAEN：發(fā)送緩沖區(qū)DMA使能
RXDMAEN：接收緩沖區(qū)DMA使能
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手冊中有這樣一句話，“不能同時設(shè)置TXEIE和TXDMAEN”這一點要特別注意。也就是說如果你在SPI的通信中不用DMA則使能TXEIE的中斷，禁能TXDMAEN的中斷，如果在SPI中使用DMA傳輸，則禁能TXEIE?的中斷，只使能TXDMAEN?的中斷。
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五、?????SPI的DMA操作
DMA（Direct Memory Access）直接內(nèi)存存取，直接存儲器存取用來提供在外設(shè)和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。無須CPU任何干預(yù)，通過DMA數(shù)據(jù)可以快速地移動。使用DMA最大的特點就是數(shù)據(jù)傳輸不經(jīng)過CPU這就節(jié)省了CPU的資源，讓CPU能有更多的時間來做其他的事情。
SPI的DMA操作，就是在SPI->TXE為1時，會向?qū)?yīng)的DMA通道發(fā)出請求，DMA通道會發(fā)出應(yīng)答信號，SPI收到應(yīng)答信號后撤銷請求信號，DMA撤銷應(yīng)答信號，并把內(nèi)存值裝入SPI_DR的發(fā)送緩區(qū)，SPI的傳送開始。
DMA
的初始化
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DMA_PeripheralBaseAddr是值外設(shè)數(shù)據(jù)的地址，用SPI1故DMA外設(shè)地址對應(yīng)的是SPI1_DR_Addr,
DMA_MemoryBaseAddr是內(nèi)存地址，它的值可以使，你要發(fā)送的數(shù)據(jù)所存放的數(shù)組的名，因為數(shù)組名代表的是數(shù)組數(shù)據(jù)存放的首地址，在SPI-DMA的發(fā)送中可以理解為把DMATX[]數(shù)組里的數(shù)據(jù)傳送到SPI1_DR_Addr
DMA_DIR?是指數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?#xff0c;其值發(fā)送時其值為DMA_DIR_PeripheralDST?即外設(shè)是目的地，方向是DMATX—> SPI1_DR_Addr,
在接受收時其值為DMA_DIR_PeripheralSRC，即外設(shè)是數(shù)據(jù)的來源，傳輸方向是?SPI1_DR_Addr—>用戶指定的數(shù)據(jù)存儲數(shù)組。
DMA_BufferSize?用來設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)的個數(shù)，在STM32的DMA中其值的范圍是0—65536.
DMA_Mode?指?DMA的傳輸模式?DMA_Mode_Normal為正常工作模式
DMA_Mode_Circular?是循環(huán)工作模式，這里對循環(huán)模式的解釋我認為有位網(wǎng)友解釋的很不錯如下：
“循環(huán)的意思是指DMA的傳輸數(shù)量計數(shù)器會重置初值，由于DMA每傳一個數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)量計數(shù)器減一，只有在傳輸數(shù)量計數(shù)器的值不為零時，才會響應(yīng)請求。在循環(huán)模式下，當傳輸計數(shù)器的值減為0后，會重新裝載；而內(nèi)存（緩存）地址則不管循環(huán)非循環(huán)模式，都會在每次傳輸完成后重置為基地址。所以，如果我們把DMA設(shè)置會正常模式，那么在下次傳輸前，只需對DMA的傳輸數(shù)量計數(shù)器重新寫入就行。循環(huán)模式一般用于數(shù)據(jù)更新，比如ADC采用需要不停更新數(shù)據(jù)。”
在初始化完成之后要開啟DMA的中斷，在我的程序中開啟的是DMA傳輸完成中斷。
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DMA傳輸有3個中斷標志位，常用的是傳輸完成的中斷。如下：
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這樣在傳輸完設(shè)定的數(shù)據(jù)個數(shù)之后就會觸發(fā)傳輸完成的中斷，用戶可以再中斷服務(wù)函數(shù)中，進行相應(yīng)的操作，有一點特別注意，就是要及時清除中斷標志位，為下次能夠正常觸發(fā)中斷做準備。
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在我的中斷服務(wù)函數(shù)中有一個標志位SpiCommon,被置1后再中斷之外進行其他的處理，同時調(diào)用DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC2)來及時清除中斷標志。
在進行DMA的數(shù)據(jù)傳輸時要先禁能DMA的通道，重置傳輸數(shù)據(jù)個數(shù)的值，數(shù)據(jù)的存儲位置等，再使能DMA的通道，等待DMA的傳輸完成。
我的操作時這樣的，先往DMATX[]里寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后如下
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這樣可能有一點不好的地方，因為只改變了SpiTXSize的值，卻又重新執(zhí)行了DMATXInit()?函數(shù)，可能此處能夠再改善一下。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的基于STM32的SPI基本介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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