STM32-SPI

4月25日----4月27日SPI总线经过两天的学习，哈哈SPI终于搞定，用STM32控制IICEEPORM，将EEPROM中的数据读到SPI的FLASH中。----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SPI（SerialPeripheralInterface）总线：串行外围总线接口一、SPI总线的简介：SPI是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线,没有总线仲裁机制，所以工作在单主机系统中。主设备启动与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换。对于只能做从机的器件接口来说，SPI接口由SDI（串行数据输入），SDO（串行数据输出），SCK（串行移位时钟）和CS（从使能信号）。通讯时，数据由SDO输出，SDI输入，数据在时钟的上升沿或者下降沿由SDO输出，在紧接着的下降沿或者上升沿由SDI读入，这样经过8/16帧，以完成8/16位数据的传输。对于有的微控制器来说，它的硬件SPI即可做主机，也可以做从机，即可实现主从配置，MOSI：主出从入、MISO：主入从出、SCK：串行时钟、SS：从属选择。（当做主机输出时，该信号用于选中需要访问的从机，SS输入高电平，外部决定其为主机；当做从机时，SS为输入或者一般的IO口使用）。常用的SPI接法：在软件配置的条件下SS不使用。1、SPI总线的通信时序（1）在SPI通信中，在全双工模式下，发送和接收是同事进行的（2）数据传输的时钟基来自主控制器的时钟脉冲；摩托罗拉没有定义任何通用的SPI时钟的规范，最常用的时钟设置是基于时钟极性CPOL和时钟相位CPHA两个参数。a)CPOL=0，表示时钟的空闲状态为低电平b)CPOL=1，表示时钟的空闲状态为高电平c)CPHA=0，表示同步始终的第一个边沿（上升或者下降）数据被采样d)CPHA=1，表示同步始终的第二个边沿（上升或者下降）数据被采样即CPOL和CPHA的设置决定了数据采样的时钟沿。（3）在多个从设备的系统中，每个设备需要独立的使能信号，硬件比I2C系统复杂（4）没有应答机制确定是否收到数据，没有I2C总线系统安全。（5）SPI主机与之通信的从机的时钟极性和相位应该一致i.主设备SPI时钟和极性的配置由从机来决定ii.主设备的SDO、SDI和从设备的SDO、SDI一致iii.主从设备是在SCLK的控制下，同时发送和接受数据，并通过两个双向移位寄存器来交换数据。iv.工作原理如下：上升沿输出数据，下降沿输入数据（6）SPI的四种工作模式SPI通信是串行发送或接收数据的，即一位一位的发送和接收、且传输一般是高位MSB在前，低位在后LSB。2、SPI总线通信的软件模拟（1）根据从机来选择SPI的工作模式（SPI0、SPI1、SPI2、SPI3），本例选择SPI0（2）上升沿输入数据，下降沿输出数据（AT45DB161D）a)主机发送数据，即从机接收数据SCK=0；MOSI=n(1或0)；//接从机的SDI引脚Asm(NOP);//也许有适当的延时以使数据稳定SCK=1;//产生一个上升沿，也就是在上升沿来时把数据读走b)主机接收数据，即从机发送数据（接收一位数据）SCK=1；//SCK=0；//产生一个下降沿Bit=MISO;//连接从机的SDO引脚c)主机向从机写入一个字节的数据VoidSPI_Write(unsignedchardata){Uchari;Bittemp;For(i=0;i8;i++){Temp=(bit)(dat&0x80);Sck=0;MOSI=temp;Asm(NOP);SCK=1;//产生一个上升沿Data=data1;//传输下一位数据}}d）:从机向主机发送一个字节的数据Ucharspi_read(void){Uchari,data=0;For(i=0;i8;i++){Data=data1;Sck=1;SCK=0;Data|=MISO;//连接从机的SDO引脚}Returndata;}二、STM32中的硬件SPI1、特点：（1）2个SPI接口：SPI1位于告诉总线的APB2总线上、SPI2位于低俗的APB1总线上。（2）硬件接口有：3根弦的全双工同步通讯；2根线的单双工同步通讯；1根线的双向数据线（另外一根时钟线）（3）数据帧宽度可编程：支持8位和16位数据传输格式。（SPI_CR1的DFF位）（4）可编程的数据传输顺序：高位在前或者低位在前（SPI_CR1寄存器中的SPI3SPI1SPI2SPI0LSBFIRST位）（5）可作为主设备也可作从设备（SPI_CR1寄存器的MSTR位）（6）可编程的位传输速率：在主/从模式下，最大都可达18MHZ(SPI_CR1寄存器中的BR[2:0]位)（7）可通过硬件或软件控制主从设备的NSS引脚，使用软件时，可动态改变主从模式（8）可编程的时钟极性CPOL和时钟相位CPHA，可选择SPI四种模式中的一种（9）带终端性能的发送和接受标志：发送缓冲区空（SPI_SR寄存器中的TXE位），接收缓冲区非空(SPI_SR中的RXNE位)。（10）SPI总线忙状态标志位(SPI红的BSY位)（11）带中断性能的主模式故障或溢出错误标志位和CRC错误标志：a)主模式故障：在硬件模式下：主设备的NSS脚被拉低；在软件模式下，SSI位被复位(SPI_SR中的MODF被硬件置位)。b)溢出错误:从设备在接收新数据时，而前一个数据还没有被读出，即发出溢出错误。（12）拥有可靠通信的硬件CRC特性：在发送模式下CRC的值作为最后一个字节发送；对接收到的最后一个字节自动进行CRC校验（只使用与全双工通信，CRC8算法用于8位帧格式，CRC16算法用于16位帧格式）2、使用硬件SPI容易出错的地方（1）SPI主设备和与之通信的从设备的时钟极性和时钟相位应该一致，并以从设备为基准（2）SPI仅在数据发送时才有时钟输出，一旦传输完毕，时钟就停止（3）SPI从设备在主设备需要接收数据时才能发送数据，主设备和从设备同时进行的。（4）SPI主设备向从设备发送数据时，直接发送即可，丢弃堵回来的数据即可。但在接收数据时，实质上也是发送数据，为接收数据提供时钟信号。3、NSS的软硬件管理NSS引脚可做为输入，也可作为输出引脚。（NSS作为输入模式下，才能实现多主模式）。（1）硬件模式（SPI_CR1中SSM位复位，即禁止软件模式缺点：模式固定了，灵活性差）（2）软件模式此时由SSMbit位决定，SSM位为0，禁止软件模式；SSM为1，开启软件模式，在这种模式下外部NSS引脚作为GPIO用，而内部的NSS信号电平由SPI_CR1的SSI位来驱动。优点：主模式和从模式下的NSS引脚可做GPIO用，可动态的改变主从模式，在同一个应用中，将SPI从从模式切换到从模式或从从模式切换到主模式，而不改变硬件。注意：在与被控制器件连接时，只用SCK、MOSI、MISO三条线即可，用软件控制NSS使之处于主机模式，通过GPIO选择被控器件即可。4、SPI接口硬件设计（1）全双工、三线传输：以下为硬件模式配置为：SPI_CR1:BIDIMODE=0.RXONLY=0，SSM=0NSS为输入模式NSS为输入模式NSS引脚GPIO用NSS引脚GPIO用由SSI位决定SPI_CR1:SSOE=0输出使能为0（2）单工通讯：（减少IO口的数量）a)双向通讯：一根时钟线和一根双向数据线BIDIMODE=1（单线双向），BIDIOE=0（只收模式）、BIDIOE=1（只发模式）b)只接收：1根时钟线和一根单项数据线（即全双工的只接收模式，配置BIDIMODE=0，RXONLY=1）5、STM32SPI功能框图工作原理：在接收时（MISO），接收到的数据被存放在一个内部的接收缓冲器中；在发送时（MOSI），在被发送之前，数据将首先被存放在一个内部的发送缓冲器中。对SPI_DR寄存器的读操作，将返回接收缓冲器的内容；写入SPI_DR寄存器的数据将被写入发送缓冲器中。主模式下开始传输●全双工模式(BIDIMODE=0并且RXONLY=0)─当写入数据到SPI_DR寄存器(发送缓冲器)后，传输开始；─在传送第一位数据的同时，数据被并行地从发送缓冲器传送到8位的移位寄存器中，然后按顺序被串行地移位送到MOSI引脚上；─与此同时，在MISO引脚上接收到的数据，按顺序被串行地移位进入8位的移位寄存器中，然后被并行地传送到SPI_DR寄存器(接收缓冲器)中。注意：也就是说，在主机模式下，发送和接收是同时进行的，所以我们发送了一个数据，也就能接收到一个数据。而STM32内部硬件是这个过程的支撑！●单向的只接收模式(BIDIMODE=0并且RXONLY=1)─SPE=1时，传输开始；─只有接收器被激活，在MISO引脚上接收到的数据，按顺序被串行地移位进入8位的移位寄存器中，然后被并行地传送到SPI_DR寄存器(接收缓冲器)中。●双向模式，发送时(BIDIMODE=1并且BIDIOE=1)─当写入数据到SPI_DR寄存器(发送缓冲器)后，传输开始；─在传送第一位数据的同时，数据被并行地从发送缓冲器传送到8位的移位寄存器中，然后按顺序被串行地移位送到MOSI引脚上；─不接收数据。●双向模式，接收时(BIDIMODE=1并且BIDIOE=0)─SPE=1并且BIDIOE=0时，传输开始；─在MOSI引脚上接收到的数据，按顺序被串行地移位进入8位的移位寄存器中，然后被并行地传送到SPI_DR寄存器(接收缓冲器)中。─不激活发送器，没有数据被串行地送到MOSI引脚上。三：STM32SPI的驱动程序------spi.h#ifndef__SPI_H#define__SPI_H#includestm32f10x_lib.hvoidSPIx_Init(void);//初始化SPI口u8SPIx_ReadWriteByte(u8TxData);//SPI总线读写一个字节#endif-----spi.c#includespi.h/***************************************************************************-功能描述：STM32f103SPI接口配置的初始化函数-隶属模块：STM32SPI操作-函数属性：外部，使用户使用-参数说明：无-返回说明：无-函数实现步骤：(1)SPI1在没有重映射的条件下NSS-PA4、SCK-PA5、MISO-PA6、MOSI-MOSI，由于STM32要处于主机模式且用软件模式，所以NSS不用(2)初始化GPIO管脚和SPI的参数设置：建立SPI和GPIO的初始化结构体★(3)在配置GPIO的PA5、PA6、PA7时将其配置为复用输出,在复用功能下面,输入输出的方向,完全由内部控制.不需要程序处理.(4)配置FLASH的片选信号线PA2，并设为高电平，也就是不选中FLASH(5)打开GPIO和SPI1的时钟(6)配置SPI1的参数SPI的方向、工作模式、数据帧格式、CPOL、CPHA、NSS软件还是硬件、SPI时钟、数据的传输位、以及CRC(7)利用SPI结构体初始化函数初始化SPI结构体、并使能SPI1(8)最后启动传输发送一个0xff，其实也可以不发以下是SPI模块的初始化代码，配置成主机模式，访问SDCard/W25X16/24L01/JF24C***************************************************************************/voidSPIx_Init(void){//(2)SPI_InitTypeDefSPI_InitStructure;GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;//(3)GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5|GP