第二節(jié) 通訊及總線-SPI總線

1、第二節(jié) 通訊及總線-SPI總線復(fù) 習(xí) 總結(jié)uart 1、兩根線：發(fā)送和接收 2、發(fā)送器：TE使能，發(fā)送一個(gè)空閑幀+一個(gè)下降沿，表明開(kāi)始傳輸 3、接收器：如果辨認(rèn)出序列1 1 1 0 X 0 X 0 X 0 0 0 0，那么就認(rèn)為偵測(cè)到一個(gè)起始位，開(kāi)始接收。 4、一幀數(shù)據(jù)包括起始位，數(shù)據(jù)位和停止位（或者包括奇偶校驗(yàn)位），根據(jù)事先的配置或約定SPI總線協(xié)議 SPI，是英語(yǔ)Serial Peripheral interface的縮寫(xiě)，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。是Motorola首先在其MC68HCXX 系列處理器上定義的。SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口通信以交換信息。外圍設(shè)置FLASH,R

2、AM、網(wǎng)絡(luò)控制器、LCD顯示驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器和MCU等。接口包括以下四種信號(hào)：接口包括以下四種信號(hào)：（1）MOSI 主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入 （主發(fā)從收）（2）MISO 主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出 （主收從發(fā)）（3）SCLK 時(shí)鐘信號(hào),由主器件產(chǎn)生 （時(shí)鐘線）（4）CS 從器件使能信號(hào),由主器件控制 （片選線）SPI通信以主從方式工作，這種模式通常有一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備，需要至少4根線，事實(shí)上3根也可以（用于單向傳輸時(shí)，也就是半雙工方式）。 從選擇(NSS)腳管理 有2種NSS模式： 軟件NSS模式：設(shè)置SPI_CR1寄存器的SSM位來(lái)使能這種模式。在這種模式下NSS引腳

3、可以用作它用，而內(nèi)部NSS信號(hào)電平可以通過(guò)寫(xiě)SPI_CR1的SSI位來(lái)驅(qū)動(dòng) 從選擇(NSS)腳管理 硬件NSS模式，分兩種情況： NSS輸出被使能：當(dāng)STM32為主SPI，并且NSS輸出已經(jīng)通過(guò)SPI_CR2寄存器的SSOE位使能，這時(shí)NSS引腳被拉低，所有NSS引腳與這個(gè)主SPI的NSS引腳相連并配置為硬件NSS的SPI設(shè)備，將自動(dòng)變成從SPI設(shè)備。 當(dāng)一個(gè)SPI設(shè)備需要發(fā)送廣播數(shù)據(jù)，它必須拉低NSS信號(hào)，以通知所有其它的設(shè)備它是主設(shè)備；如果它不能拉低NSS，這意味著總線上有另外一個(gè)主設(shè)備在通信，這時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)硬件失敗錯(cuò)誤(Hard Fault)。 NSS輸出被關(guān)閉：允許操作于多主環(huán)境。 S

4、PI通訊至少兩個(gè)設(shè)備，一個(gè)作為主設(shè)備，一個(gè)作為從設(shè)備。通過(guò)配置CR1決定主從設(shè)備，通過(guò)NSS（CS）管理其他從設(shè)備 如何實(shí)現(xiàn)通訊？除去NSS管腳，還剩3根線。MISO，MOSI，SCK。SCKSPISPI接口實(shí)際上是兩個(gè)簡(jiǎn)單的移位寄存器接口實(shí)際上是兩個(gè)簡(jiǎn)單的移位寄存器, ,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為8 8位位, ,在主器件產(chǎn)在主器件產(chǎn)生的從器件使能信號(hào)和移位脈沖下生的從器件使能信號(hào)和移位脈沖下, ,按位傳輸按位傳輸, ,高位在前高位在前, ,低位在后。低位在后。 上升沿發(fā)送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿發(fā)送）上升沿發(fā)送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿發(fā)送）D7D7. .

5、 . . .D0D0D0D0. . . . .D7D7 SPI相當(dāng)于一個(gè)環(huán)形移位寄存器脈沖 主機(jī)sbuff 從機(jī)sbuff sdi sdo 0 10101010 01010101 0 0 1上 0101010 x 1010101x 0 1 1下 01010100 10101011 0 1 2上 1010100 x 0101011x 1 0 2下 10101001 01010110 1 0 3上 0101001x 1010110 x 0 1 3下 01010010 10101101 0 1 如果要正常發(fā)送和接收，則： 如果主設(shè)備MO上升沿改變數(shù)據(jù)，則高電平保持線上數(shù)據(jù)，低電平總線空閑；從設(shè)備SI

6、下降沿接收數(shù)據(jù)； 同時(shí)，SO上升沿改變數(shù)據(jù)，高電平保持線上數(shù)據(jù)，主設(shè)備MI下降沿接收數(shù)據(jù) 如果主設(shè)備MO下降沿改變數(shù)據(jù)，則低電平保持線上數(shù)據(jù)，高電平總線空閑；從設(shè)備SI上升沿接收數(shù)據(jù)； 兩個(gè)概念： 時(shí)鐘極性（CPOL）： 0： 空閑狀態(tài)時(shí)，SCK保持低電平； 1： 空閑狀態(tài)時(shí)，SCK保持高電平。 時(shí)鐘相位（CPHA） 0： 數(shù)據(jù)采樣從第一個(gè)時(shí)鐘邊沿開(kāi)始； 1： 數(shù)據(jù)采樣從第二個(gè)時(shí)鐘邊沿開(kāi)始。 四種組合模式選擇不同組合的依據(jù)是什么？一般主設(shè)備是MCU，可通過(guò)編程改變從設(shè)備為SPI外設(shè)，具有固定的通訊模式因此，主設(shè)備（STM32）選擇何種模式基于從設(shè)備的通訊模式比如：M25P64，64M flas

7、h存儲(chǔ)器，支持SPI訪問(wèn)，允許的SPI模式為： CPOL=0, CPHA=0 CPOL=1, CPHA=1如何配置及訪問(wèn)SPI設(shè)備?Stm32之SPI配置 Step 1：使能時(shí)鐘 因此，要使能的時(shí)鐘包括： PA口，AFIO口，SPI口Stm32之SPI配置 Step 1：使能時(shí)鐘 根據(jù)參考手冊(cè)，以上端口隸屬于APB2總線，因此使能的庫(kù)函數(shù)可以為： RCC-APB2ENR |= RCC_APB2Periph_GPIOA; RCC-APB2ENR |= RCC_APB2Periph_AFIO; RCC-APB2ENR |= RCC_APB2Periph_SPI1Stm32之SPI配置 Step 2

8、：管腳配置 PA5-PA7 配置為復(fù)用功能 PA4配置為輸出功能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; GPIO_InitStructu

9、re.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);Stm32之SPI配置Step 3：spi參數(shù)配置根據(jù)SPI原理，可將器件配置為主設(shè)備和從設(shè)備。以基于SPI的flash訪問(wèn)為例，將STM32配置為主設(shè)備，外部存儲(chǔ)器flash型號(hào)為：M25P64Stm32之SPI配置 有關(guān)M25P64 64 Mbit of Flash memory 2.7 V to 3.6 V single supply voltage SPI bus compatible serial interface 75 MHz cl

10、ock rate (maximum) More than 100 000 Erase/Program More than 20-year data retention組織結(jié)構(gòu)包括: 8388608 字節(jié) 128 扇區(qū) 32768 頁(yè)Stm32之SPI配置 有關(guān)M25P64 支持的SPI模式： CPOL=0, CPHA=0 CPOL=1, CPHA=1所以，總是上升沿改變數(shù)據(jù)，下降沿采集數(shù)據(jù)問(wèn)題: 如何去操作M25P64，包括讀，寫(xiě)，擦除通過(guò)SPI總線，向器件寫(xiě)操作指令Stm32之SPI配置 Step 3：spi參數(shù)配置 所以，需要將stm32配置為主設(shè)備配置步驟 1. 通過(guò)SPI_CR1寄存器

11、的BR2:0位定義串行時(shí)鐘波特率。 2. 選擇CPOL和CPHA位，定義數(shù)據(jù)傳輸和串行時(shí)鐘間的相位關(guān)系3. 定義8位或16位數(shù)據(jù)幀格式。 4. 配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定義幀格式。 5. 如果需要NSS引腳工作在輸入模式。硬件模式下，在整個(gè)數(shù)據(jù)幀傳輸期間應(yīng)把NSS腳連接到高電平；在軟件模式下，需設(shè)置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引腳工作在輸出模式，則只需設(shè)置SSOE位。 6. 設(shè)置MSTR位和SPE位。 Stm32之SPI配置配置步驟 1. 通過(guò)SPI_CR1寄存器的BR2:0位定義串行時(shí)鐘波特率。 SPI控制寄存器1(SPI_CR1)Stm32支持支

12、持18M Hz 波特率，波特率，M25P64支持最高支持最高75M Hz所以，若所以，若PCLK=72M Hz，則，則SPI1-CR1 |=0 x0008Stm32之SPI配置配置步驟 2. 設(shè)置CPOL和CPHA位，確定極性和相位關(guān)系 SPI控制寄存器1(SPI_CR1)根據(jù)根據(jù)M25P64要求，只能為：要求，只能為：0 x00h，或，或0 x03hStm32之SPI配置配置步驟 3. 定義8位或16位數(shù)據(jù)幀格式。 4. 配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定義幀格式。 SPI控制寄存器1(SPI_CR1)Stm32之SPI配置配置步驟 5. 如果需要NSS引腳工作在輸入模式。硬件模

13、式下，在整個(gè)數(shù)據(jù)幀傳輸期間應(yīng)把NSS腳連接到高電平；在軟件模式下，需設(shè)置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引腳工作在輸出模式，則只需設(shè)置SSOE位。兩種選擇：硬件：固定主從關(guān)系 軟件：可改變Stm32之SPI配置配置步驟 5. 如果需要NSS引腳工作在輸入模式。硬件模式下，在整個(gè)數(shù)據(jù)幀傳輸期間應(yīng)把NSS腳連接到高電平；在軟件模式下，需設(shè)置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引腳工作在輸出模式，則只需設(shè)置SSOE位。若NSS引腳工作在輸出模式，此時(shí)，該設(shè)備不能工作于多主設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中，只能作為單一主設(shè)備進(jìn)行工作SPI控制寄存器2(SPI_CR2) Stm32之SP

14、I配置配置步驟 6. 設(shè)置MSTR位和SPE位。SPI控制寄存器1(SPI_CR1)Stm32之SPI配置完整配置代碼：unsigned short temp=0;temp |= 0 x0008;/定義波特率為18M Hztemp |= 0 x0003;/定義極性及相位關(guān)系，為11temp &=0 xF77F;/定義8位數(shù)據(jù)格式，且高位在前傳輸temp |= 0 x0200;/NSS引腳工作在軟件模式下temp |= 0 x0042;/配置為主模式，并啟動(dòng)SPISPI1-CR1=temp;接下來(lái)的問(wèn)題：數(shù)據(jù)如何發(fā)送和接收Stm32之SPI配置首先確定連接方式。1、硬件連線確定2、軟件配

15、置確定Stm32之SPI配置首先確定連接方式。1、BIDIMODE=0 BIDIOE=x RXONLY=0雙線雙向，即全雙工2、BIDIMODE=0 BIDIOE=x RXONLY=1用于多個(gè)從設(shè)備時(shí)，禁止未被訪問(wèn)的設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)Stm32之SPI配置首先確定連接方式。4、BIDIMODE=1 BIDIOE=x RXONLY=0雙向，只發(fā)送3、BIDIMODE=1 BIDIOE=x RXONLY=1雙向，此時(shí)只接收5、BIDIMODE=0 BIDIOE=x RXONLY=1單向，只接收Stm32之SPI配置全雙工模式全雙工模式(BIDIMODE=0并且并且RXONLY=0) 當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)到SPI_

16、DR寄存器(發(fā)送緩沖器)后，傳輸開(kāi)始； 在傳送第一位數(shù)據(jù)的同時(shí)，數(shù)據(jù)被并行地從發(fā)送緩沖器傳送到8位的移位寄存器中，然后按順序被串行地移位送到MOSI引腳上； 與此同時(shí)，在MISO引腳上接收到的數(shù)據(jù)，按順序被串行地移位進(jìn)入8位的移位寄存器中，然后被并行地傳送到SPI_DR寄存器(接收緩沖器)中。 對(duì)于發(fā)送器：MSB在先還是LSB在先，取決于SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位的設(shè)置。數(shù)據(jù)從發(fā)送緩沖器傳輸?shù)揭莆患拇嫫鲿r(shí)TXE標(biāo)志將被置位，如果設(shè)置了SPI_CR1寄存器中的TXEIE位，將產(chǎn)生中斷。 對(duì)于接收器來(lái)說(shuō)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完成時(shí)： 傳送移位寄存器里的數(shù)據(jù)到接收緩沖器，并且RXNE標(biāo)志被置位

17、。 如果設(shè)置了SPI_CR2寄存器中的RXNEIE位，則產(chǎn)生中斷。 Stm32之SPI配置SPI 數(shù)據(jù)寄存器(SPI_DR) Stm32之SPI配置完整配置代碼：unsigned short temp=0;temp |= 0 x0008;/定義波特率為18M Hztemp |= 0 x0003;/定義極性及相位關(guān)系，為11temp &=0 xF77F;/定義8位數(shù)據(jù)格式，且高位在前傳輸temp |= 0 x0200;/NSS引腳工作在軟件模式下temp &=0111 1011 1111 1111=0 x7BFF;/全雙工模式temp |= 0 x0042;/配置為主模式，并啟動(dòng)

18、SPI接下來(lái)，即向SPI1-DR寄存器中寫(xiě)或讀數(shù)即可，實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收Stm32之SPI讀寫(xiě)SPI_FLASH_SendByte(0 x9F);SPI1-DR = 0 x9F;Temp0 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);Temp1 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);Temp2 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);Temp0 =SPI1-DRTemp1 =SPI1-DRTemp2 =SPI1-DR具體讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，需根據(jù)從設(shè)備的器件要求Stm32之SPI讀寫(xiě)M25P64操作The memory is org

19、anized as: 8388608 bytes (8 bits each) 128 sectors (512 Kbits, 65536 bytes each) 32768 pages (256 bytes each).每頁(yè)256個(gè)字節(jié) 256個(gè)頁(yè)組成一個(gè)扇區(qū) 128個(gè)扇區(qū)組成整個(gè)塊（bulk或block）允許寫(xiě)頁(yè)，寫(xiě)不支持扇區(qū)和塊擦除只支持扇區(qū)和塊Flash中默認(rèn)為0，寫(xiě)操作其實(shí)是1-0改寫(xiě)對(duì)應(yīng)擦出操作，即是0-1的改寫(xiě)。Stm32之SPI讀寫(xiě)M25P64操作1、首先拉低片選，操作完成后，拉高片選SPI_FLASH_CS_LOW();SPI_FLASH_SendByte(0 x9F);Tem

20、p0 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);Temp1 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);Temp2 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte);SPI_FLASH_CS_HIGH();Stm32之SPI讀寫(xiě)M25P64操作2、寫(xiě)使能步驟：拉低片選，發(fā)送指令，拉高片選 SPI_FLASH_CS_LOW();SPI_FLASH_SendByte(WREN); 0 x06 指令碼SPI_FLASH_CS_HIGH();Stm32之SPI讀寫(xiě)3、擦除操作步驟：寫(xiě)使能，拉低片選，發(fā)送擦除指令，發(fā)送擦除地址， 拉高片選SP

21、I_FLASH_WriteEnable();SPI_FLASH_CS_LOW();SPI_FLASH_SendByte(SE);0 xD8,扇區(qū)擦除指令SPI_FLASH_SendByte(SectorAddr & 0 xFF0000) 16);SPI_FLASH_SendByte(SectorAddr & 0 xFF00) 8);SPI_FLASH_SendByte(SectorAddr & 0 xFF);SPI_FLASH_CS_HIGH();Stm32之SPI讀寫(xiě)4、寫(xiě)操作步驟：擦除目標(biāo)扇區(qū)，寫(xiě)使能，拉低片選，發(fā)送寫(xiě)指令， 發(fā)送寫(xiě)地址，循環(huán)DR寄存器中寫(xiě)數(shù)據(jù)發(fā)送，

22、拉高片選SPI_FLASH_SectorErase(FLASH_SectorToErase); SPI_FLASH_WriteEnable();SPI_FLASH_CS_LOW();SPI_FLASH_SendByte(WRITE);0 x02,扇區(qū)擦除指令SPI_FLASH_SendByte(SectorAddr & 0 xFF0000) 16);SPI_FLASH_SendByte(SectorAddr & 0 xFF00) 8);SPI_FLASH_SendByte(SectorAddr & 0 xFF); while (NumByteToWrite-) SPI_FLASH_SendByte(*pBuffer);pBuffer+; SPI_FLASH_CS_HIGH();Stm32之SPI讀寫(xiě)4、讀操作步驟：拉低片選，發(fā)送讀指令，發(fā)