设为首页收藏本站
开启辅助访问

STM32与FPGA之间的SPI通讯

 您所在的位置：网站首页 › stm32与电脑连接 › STM32与FPGA之间的SPI通讯

STM32与FPGA之间的SPI通讯

2023-08-28 05:41| 来源: 网络整理| 查看: 265

STM32与FPGA之间的SPI通讯 SPI通讯协议SPI协议物理层协议层 STM32的SPI特性及架构STM32的SPI架构SPI初始化结构体（STM32标准库）STM32实验代码 FPGA从机代码编写实验结果

SPI通讯协议 SPI协议物理层

SPI协议是一种高速全双工的通信总线。SPI设备之间的连接方式如图所示： SPI通讯使用3条总线及一个片选线

SPI通讯使用3条总线及一个片选线，SCK为时钟信号线，MISO为主设备输入/从设备输出，MOSI为主设备输出/从设备输入。

协议层

下图就是SPI通讯的通讯时序： 1）采样时刻，MISO与MOSI的数据才有效，高电平表示为“1”，低电平表示为“0”。 2）通讯的起始信号：片选信号由高变低；SPI的停止信号：片选信号由低变高。 SPI的基本通讯时序

SPI共有4种通讯模式，由CPOL和CPHA决定：

时钟极性CPOL ，表示SPI通讯设备处于空闲状态时，SCK的电平信号；CPOL为0时，即指通讯开始前SCK为低电平。时钟相位CPHA ，指数据的采样时刻，CPHA = 0，数据线在SCK时钟线的“奇数边沿”采样；CPHA = 1，数据线在SCK时钟线的“偶数边沿”采样。 SPI模式CPOLCPHA空闲时SCK时钟采样时刻000低电平奇数边沿101低电平偶数边沿210低电平奇数边沿311低电平偶数边沿 STM32的SPI特性及架构

STM32的SPI外设支持最高的时钟频率为fpclk/2(STM32F103 型号的芯片默认 f pclk1 为 72MHz，f pclk2 为 36MHz)。本实验采用双线全双工模式。

STM32的SPI架构

在这里插入图片描述

通讯引脚 ，STM32有多个SPI外设，使用对应SPI外设引脚，其中片选引脚一般采用普通IO口，使用软件控制片选段。时钟控制逻辑 ，SCK 线的时钟信号，由波特率发生器根据“控制寄存器 CR1”中的 BR[0:2]位控制。通过配置“控制寄存器 CR”的“CPOL 位”及“CPHA”位可以把 SPI 设置成前面分析的 4 种 SPI模式。数据控制逻辑通过写 SPI的“数据寄存器 DR”把数据填充到发送 F 缓冲区中，通讯读“数据寄存器 DR”，可以获得接收缓冲区内容。整体控制逻辑整体控制逻辑负责协调整个 SPI 外设，控制逻辑的工作模式根据我们配置的**“控制寄存器(CR1/CR2)”的参数而改变，基本的控制参数包括前面提到的 SPI 模式、波特率、LSB先行、主从模式、单双向模式等等。在外设工作时，控制逻辑会根据外设的工作状态修改“状态寄存器(SR)”**，我们只要读取状态寄存器相关的寄存器位，就可以了解 SPI 的工作状态了。 主模式通讯流程 在这里插入图片描述 SPI初始化结构体（STM32标准库）

在这里插入图片描述 配置完这些结构体成员后，我们要调用 SPI_Init 函数把这些参数写入到寄存器中，实现 SPI的初始化，然后调用 SPI_Cmd 来使能 SPI外设。

STM32实验代码

本实验采用SPI模式3进行主模式代码编写，编程要点如下：

初始化通讯使用的目标引脚及端口时钟；使能SPI外设时钟配置 SPI外设的模式、地址、速率等参数并使能 SPI外设；编写SPI按照字节收发的函数 新建一个c文件，用于存放SPI初始化及读写数据相关函数。 /** * @brief SPI_FPGA初始化 * @param 无 * @retval 无 */ #include "./fpga/bsp_spi_fpga.h" void SPI_FPGA_Init(void) { SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /* 使能SPI时钟 */ FPGA_SPI_APBxClock_FUN ( FPGA_SPI_CLK, ENABLE ); /* 使能SPI引脚相关的时钟 */ FPGA_SPI_CS_APBxClock_FUN ( FPGA_SPI_CS_CLK|FPGA_SPI_SCK_CLK| FPGA_SPI_MISO_PIN|FPGA_SPI_MOSI_PIN, ENABLE ); /* 配置SPI的 CS引脚，普通IO即可 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FPGA_SPI_CS_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(FPGA_SPI_CS_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 配置SPI的 SCK引脚*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FPGA_SPI_SCK_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_Init(FPGA_SPI_SCK_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 配置SPI的 MISO引脚*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FPGA_SPI_MISO_PIN; GPIO_Init(FPGA_SPI_MISO_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 配置SPI的 MOSI引脚*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FPGA_SPI_MOSI_PIN; GPIO_Init(FPGA_SPI_MOSI_PORT, &GPIO_InitStructure); /* 停止信号 FPGA: CS引脚高电平*/ SPI_FPGA_CS_HIGH(); /* SPI 模式配置 */ // FPGA芯片 支持SPI模式0及模式3，据此设置CPOL CPHA SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4; SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; SPI_Init(FPGA_SPIx , &SPI_InitStructure); /* 使能 SPI */ SPI_Cmd(FPGA_SPIx , ENABLE); } /** * @brief 使用SPI发送一个字节的数据 * @param byte：要发送的数据 * @retval 返回接收到的数据 */ u8 SPI_FPGA_SendByte(u8 byte) { SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT; /* 等待发送缓冲区为空，TXE事件 */ while (SPI_I2S_GetFlagStatus(FPGA_SPIx , SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) { if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(0); } /* 写入数据寄存器，把要写入的数据写入发送缓冲区 */ SPI_I2S_SendData(FPGA_SPIx , byte); SPITimeout = SPIT_FLAG_TIMEOUT; /* 等待接收缓冲区非空，RXNE事件 */ while (SPI_I2S_GetFlagStatus(FPGA_SPIx , SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) { if((SPITimeout--) == 0) return SPI_TIMEOUT_UserCallback(1); } /* 读取数据寄存器，获取接收缓冲区数据 */ return SPI_I2S_ReceiveData(FPGA_SPIx ); } /** * @brief 使用SPI读取一个字节的数据 * @param 无 * @retval 返回接收到的数据 */ u8 SPI_FPGA_ReadByte(void) { return (SPI_FPGA_SendByte(Dummy_Byte)); } /** * @brief 等待超时回调函数 * @param None. * @retval None. */ static uint16_t SPI_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode) { /* 等待超时后的处理,输出错误信息 */ FPGA_ERROR("SPI 等待超时!errorCode = %d",errorCode); return 0; } void Delay(__IO uint32_t nCount) { for(; nCount != 0; nCount--); }

bsp_spi_fpga.h内容如下：

/*命令定义-结尾*******************************/ /*SPI接口定义-开头****************************/ #ifndef __SPI_FPGA_H #define __SPI_FPGA_H #include "stm32f10x.h" #include #define FPGA_SPIx SPI2 #define FPGA_SPI_APBxClock_FUN RCC_APB1PeriphClockCmd #define FPGA_SPI_CLK RCC_APB1Periph_SPI2 //CS(NSS)引脚 片选选普通GPIO即可 #define FPGA_SPI_CS_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd #define FPGA_SPI_CS_CLK RCC_APB2Periph_GPIOC #define FPGA_SPI_CS_PORT GPIOC #define FPGA_SPI_CS_PIN GPIO_Pin_3 //SCK引脚 #define FPGA_SPI_SCK_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd #define FPGA_SPI_SCK_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB #define FPGA_SPI_SCK_PORT GPIOB #define FPGA_SPI_SCK_PIN GPIO_Pin_13 //MISO引脚 #define FPGA_SPI_MISO_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd #define FPGA_SPI_MISO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB #define FPGA_SPI_MISO_PORT GPIOB #define FPGA_SPI_MISO_PIN GPIO_Pin_14 //MOSI引脚 #define FPGA_SPI_MOSI_APBxClock_FUN RCC_APB2PeriphClockCmd #define FPGA_SPI_MOSI_CLK RCC_APB2Periph_GPIOB #define FPGA_SPI_MOSI_PORT GPIOB #define FPGA_SPI_MOSI_PIN GPIO_Pin_15 #define SPI_FPGA_CS_LOW() GPIO_ResetBits( FPGA_SPI_CS_PORT, FPGA_SPI_CS_PIN ) #define SPI_FPGA_CS_HIGH() GPIO_SetBits( FPGA_SPI_CS_PORT, FPGA_SPI_CS_PIN ) /*SPI接口定义-结尾****************************/ /*等待超时时间*/ #define SPIT_FLAG_TIMEOUT ((uint32_t)0x1000) #define SPIT_LONG_TIMEOUT ((uint32_t)(10 * SPIT_FLAG_TIMEOUT)) /*信息输出*/ #define FPGA_DEBUG_ON 1 #define FPGA_INFO(fmt,arg...) printf(" "fmt"\n",##arg) #define FPGA_ERROR(fmt,arg...) printf(" "fmt"\n",##arg) #define FPGA_DEBUG(fmt,arg...) do{\ if(FPGA_DEBUG_ON)\ printf(" [%d]"fmt"\n",__LINE__, ##arg);\ }while(0) void SPI_FPGA_Init(void); u8 SPI_FPGA_ReadByte(void); u8 SPI_FPGA_SendByte(u8 byte); void Delay(__IO uint32_t nCount); static uint16_t SPI_TIMEOUT_UserCallback(uint8_t errorCode); #endif /* __SPI_FPGA_H */

工程主函数为：

/* * 函数名：main * 描述 ：主函数 * 输入 ：无 * 输出 ：无 */ int main(void) { LED_GPIO_Config(); LED_BLUE; /* 配置串口为：115200 8-N-1 */ USART_Config(); printf("\r\n 这是一个STM32与FPGA的通讯实验！\r\n"); /* 8M串行FPGA初始化 */ SPI_FPGA_Init(); Temp = 123; SPI_FPGA_CS_LOW(); SPI_FPGA_SendByte(Temp); SPI_FPGA_CS_HIGH(); Delay(10000); printf("\r\n 写入的数据为：%d \r\t", Temp); SPI_FPGA_CS_LOW(); SPI_FPGA_SendByte(245); SPI_FPGA_CS_HIGH(); Delay(10000); SPI_FPGA_CS_LOW(); Temp1 = SPI_FPGA_SendByte(Dummy_Byte); SPI_FPGA_CS_HIGH(); printf("\r\n 读出的数据为：%d \r\n", Temp1); } FPGA从机代码编写 //use SPI 3 mode,CHOL = 1,CHAL = 1 module spi ( input clk , input rst_n , input CS_N , input SCK , input MOSI , output reg MISO , output led , output led1 ); wire [7:0] txd_data ; assign txd_data = 8'b001_1000; reg [7:0] rxd_data; wire rxd_flag; reg [7:0] spi_cnt; //-------------------------capture the sck----------------------------- reg sck_r0,sck_r1; wire sck_n,sck_p; always@(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) begin sck_r0


【本文地址】


今日新闻

推荐新闻

CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3