STM32 SPI实验 |
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STM32 SPI实验
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本文将按照以下几个内容介绍 SPI简介相关寄存器相关步骤相关代码运行结果几个注意点 SPI简介SPI 是英语 Serial Peripheral interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是 Motorola 首先在其 MC68HCXX 系列处理器上定义的。SPI 接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时 钟，AD 转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，是一种高速的，全双工， 同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚。
从图中可以看出，主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的 SPI 串行寄存器 写入一个字节来发起一次传输。寄存器通过 MOSI 信号线将字节传送给从机，从机也将自己的 移位寄存器中的内容通过 MISO 信号线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。 外设的写操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节；反之， 若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。 SPI 主要特点有： 可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可 编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。不同时钟相位下的总线数据传输时序如下图所示：
时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。 如果 CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样； 如果 CPHA=1，在串 行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。 SPI 主模块和与之通信的外设备时钟 相位和极性应该一致。
MISO 数据线接收到的信号经移位寄存器处理后把数据转移到接收缓冲区，然后这个数据就可以由我们的软件从接收缓冲区读出了。 当要发送数据时，我们把数据写入发送缓冲区，硬件将会把它用移位寄存器处理后输出到 MOSI 数据线。 SCK 的时钟信号则由波特率发生器产生，我们可以通过波特率控制位（BR）来控制它输出的波特率。 控制寄存器 CR1 掌管着主控制电路，STM32 的 SPI 模块的协议设置（时钟极性、相位等）就是由它来制定的。而控制寄存器 CR2 则用于设置各种中断使能。 相关步骤 配置相关引脚的复用功能，使能SPI2时钟我们要用 SPI2，第一步就要使能 SPI2 的时钟。其次要设置 SPI2 的相关引脚为复用输出， 这样才会连接到 SPI2 上否则这些 IO 口还是默认的状态，也就是标准输入输出口。这里我们使 用的是 PB13、14、15 这 3 个（SCK.、MISO、MOSI，CS 使用软件管理方式），所以设置这三 个为复用 IO。 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB 时钟使能 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE );//SPI2 时钟使能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //PB13/14/15 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 GPIOB 初始化 SPI2,设置 SPI2 工作模式接下来我们要初始化 SPI2,设置 SPI2 为主机模式，设置数据格式为 8 位，然后设置 SCK 时钟极性及采样方式。并设置 SPI2 的时钟频率（最大 18Mhz），以及数据的格式（MSB 在前还是 LSB 在前）。 void SPI_Init(SPI_TypeDef* SPIx, SPI_InitTypeDef* SPI_InitStruct); typedef struct { uint16_t SPI_Direction; //SPI通信方式，全双工、半双工、串行发和串行收 uint16_t SPI_Mode; //设置主从模式 uint16_t SPI_DataSize; //8位、16位帧传输 uint16_t SPI_CPOL; //时钟极性，空闲时高低电平 uint16_t SPI_CPHA; //时钟相位，第几个跳变沿开始采集数据 uint16_t SPI_NSS; //设置NSS信号由硬件还是软件控制 uint16_t SPI_BaudRatePrescaler; //波特率预分频 uint16_t SPI_FirstBit; //设置MSB位还是LSB位在前 uint16_t SPI_CRCPolynomial; //CRC校验多项式 }SPI_InitTypeDef; 使能SPI2 SPI_Cmd(SPI2, ENABLE); //使能 SPI 外设 SPI传输数据 void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx, uint16_t Data); //发送数据 uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx); //接收数据 查看SPI传输状态在 SPI 传输过程中，我们经常要判断数据是否传输完成，发送区是否为空等等状态 SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE); W25Q128W25Q128 是华邦公司推出的大容 量 SPI FLASH 产品，W25Q128 的容量为 128Mb，该系列还有 W25Q80/16/32/64 等。ALIENTEK 所选择的 W25Q128 容量为 128Mb，也就是 16M 字节。 W25Q128 将 16M 的容量分为 256 个块（Block），每个块大小为 64K 字节，每个块又分为 16 个扇区（Sector），每个扇区 4K 个字节。W25Q128 的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次 必须擦除 4K 个字节。 这样我们需要给 W25Q128 开辟一个至少 4K 的缓存区，这样对 SRAM 要 求比较高，要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的操作。
该函数，首先，数据从数据寄存器通过总线到达发送缓冲区，若发送缓冲区里面的数据还没有来得及送入移位寄存器，那么则等待；等待结束后，执行SPI_I2S_SendData函数，通过MOSI完成数据发送，接着通过MISO接收数据到移位寄存器，将数据送入接收缓冲区，接着由软件完成数据的读取。 //SPIx 读写一个字节 //TxData:要写入的字节 //返回值:读取到的字节 u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData) { u8 retry=0; //当数据寄存器里有数据时，TXE位是0，当数据全部从数据寄存器的发送缓冲区传输到 //移位寄存器时,TXE位被置1，这时候，可以往数据寄存器里面写入数据。 while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:发送缓存空标志位 { retry++; if(retry>200)return 0; } //往SPIx数据寄存器写入数据TxData SPI_I2S_SendData(SPI2, TxData); //通过外设SPIx发送一个数据 retry=0; while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET) //检查指定的SPI标志位设置与否:接受缓存非空标志位 { retry++; if(retry>200)return 0; } //从数据寄存器读取数据 return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2); //返回通过SPIx最近接收的数据 } W25QXX_Init通过W25Q128的相关引脚可以得到如下。 //初始化SPI FLASH的IO口 void W25QXX_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );//PORTB时钟使能 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; // PB12 推挽,其他引脚接上SPI4个引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12); W25QXX_CS=1; //SPI FLASH不选中 SPI2_Init(); //初始化SPI SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_2);//设置为18M时钟,高速模式 W25QXX_TYPE=W25QXX_ReadID();//读取FLASH ID. } W25QXX_Read //读取SPI FLASH //在指定地址开始读取指定长度的数据 //pBuffer:数据存储区 //ReadAddr:开始读取的地址(24bit) //NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535) void W25QXX_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead) { u16 i; W25QXX_CS=0; //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReadData); //发送读取命令 SPI2_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>16)); //发送24bit地址 SPI2_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8)); SPI2_ReadWriteByte((u8)ReadAddr); for(i=0;i8)); SPI2_ReadWriteByte((u8)Dst_Addr); W25QXX_CS=1; //取消片选 W25QXX_Wait_Busy(); //等待擦除完成 } W25QXX_Read(datatemp,FLASH_SIZE-100,SIZE); //从倒数第100个地址处开始,读出SIZE个字节 //读取SPI FLASH //在指定地址开始读取指定长度的数据 //pBuffer:数据存储区 //ReadAddr:开始读取的地址(24bit) //NumByteToRead:要读取的字节数(最大65535) //地址范围,0-128*1024*1024,一次写入一个字节,所以分3次写入地址。 void W25QXX_Read(u8* pBuffer,u32 ReadAddr,u16 NumByteToRead) { u16 i; W25QXX_CS=0; //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_ReadData); //发送读取命令 SPI2_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>16)); //发送24bit地址 SPI2_ReadWriteByte((u8)((ReadAddr)>>8)); SPI2_ReadWriteByte((u8)ReadAddr); for(i=0;i256)pageremain=256; //一次可以写入256个字节 else pageremain=NumByteToWrite; //不够256个字节了 } }; } //SPI在一页(0~65535)内写入少于256个字节的数据 //在指定地址开始写入最大256字节的数据 //pBuffer:数据存储区 //WriteAddr:开始写入的地址(24bit) //NumByteToWrite:要写入的字节数(最大256),该数不应该超过该页的剩余字节数!!! void W25QXX_Write_Page(u8* pBuffer,u32 WriteAddr,u16 NumByteToWrite) { u16 i; W25QXX_Write_Enable(); //SET WEL W25QXX_CS=0; //使能器件 SPI2_ReadWriteByte(W25X_PageProgram); //发送写页命令 SPI2_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>16)); //发送24bit地址 SPI2_ReadWriteByte((u8)((WriteAddr)>>8)); SPI2_ReadWriteByte((u8)WriteAddr); for(i=0;i |
SPI接口一般使用4条线通信：
如果 CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平 如果 CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平
这里，我们的 F_CS 是连接在 PB12 上面的，另外要特别注意：W25Q128 和 NRF24L01 共 用 SPI2，所以这两个器件在使用的时候，必须分时复用（通过片选控制）才行。【本文地址】