STM32---SPI（DMA）通信的總結(jié)(庫函數(shù)操作)

本文主要由7項(xiàng)內(nèi)容介紹SPI并會(huì)在最后附上測(cè)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(jī)，LPC1114為主機(jī)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(cè)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(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備組成，主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)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(hào)（有的單片機(jī)上也稱為NSS），SCLK時(shí)鐘信號(hào)線，MISO數(shù)據(jù)線（主機(jī)輸入從機(jī)輸出），MOSI數(shù)據(jù)線（主機(jī)輸出從機(jī)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(hào)，則只能存在一個(gè)從設(shè)備，主設(shè)備通過產(chǎn)生移位時(shí)鐘信號(hào)來發(fā)起通訊。通訊時(shí)主機(jī)的數(shù)據(jù)由MISO輸入，由MOSI輸出，輸入的數(shù)據(jù)在時(shí)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(shí)鐘相位和極性的設(shè)置而決定）。

二、以STM32為例介紹SPI通信

1.STM32f103帶有3個(gè)SPI模塊其特性如下：

2SPI初始化

初始化SPI主要是對(duì)SPI要使用到的引腳以及SPI通信協(xié)議中時(shí)鐘相位和極性進(jìn)行設(shè)置，其實(shí)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(xiàng)：

l引腳的配置

SPI1的SCLK, MISO ,MOSI分別是PA5，PA6，PA7引腳，這幾個(gè)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(qǐng)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。

l通信參數(shù)的設(shè)置

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(jī)或者從機(jī)），

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(gè)很重要的參數(shù)，是設(shè)置SPI通信時(shí)鐘的極性和相位的，一共有四種模式

在庫函數(shù)中CPOL有兩個(gè)值SPI_CPOL_High（=1）和SPI_CPOL_Low ( =0).

CPHA有兩個(gè)值SPI_CPHA_1Edge (=0)和SPI_CPHA_2Edge（=1）

CPOL表示時(shí)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(shí)刻被采樣的，手冊(cè)中如下：

我的程序中主、從機(jī)的這兩位設(shè)置的相同都是設(shè)置成1，即空閑時(shí)時(shí)鐘是高電平，數(shù)據(jù)在第二個(gè)時(shí)鐘沿被采樣，實(shí)驗(yàn)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(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位的現(xiàn)象）

一般主從機(jī)的這兩個(gè)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(duì)主從機(jī)極性和相位的配置的16種情況都做了測(cè)試，結(jié)果見下文。

下圖很好的描述了4種模式下的時(shí)序狀況

引用網(wǎng)友的一句話：：

“SPI主模塊和與之通信的外設(shè)備時(shí)鐘相位和極性應(yīng)該一致。個(gè)人理解這句話有2層意思：其一，主設(shè)備SPI時(shí)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?yàn)橹鲝脑O(shè)備是在SCLK的控制下，同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并通過2個(gè)雙向移位寄存器來交換數(shù)據(jù)?！?/p>

5.SPI_BaudRatePrescaler波特率的設(shè)置

這在主機(jī)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(jī)的設(shè)置不會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，手?cè)中有這樣一句話：

(實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)STM32作為從機(jī)時(shí)，它對(duì)波特率的設(shè)置會(huì)影響數(shù)據(jù)的通信，特別是在大數(shù)據(jù)兩傳輸時(shí)，當(dāng)主機(jī)SPI時(shí)鐘設(shè)置為15M時(shí)，STM32從機(jī)如果是2分頻即18M則會(huì)在多次傳輸時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，我記得在資料中看到過有前輩的經(jīng)驗(yàn)貼說SPI從機(jī)的時(shí)鐘設(shè)置不能高于SPI主機(jī)的時(shí)鐘設(shè)置，雖然理論上從機(jī)的時(shí)鐘設(shè)置不影響SPI通信，但是在試驗(yàn)中我也驗(yàn)證，當(dāng)STM32從機(jī)時(shí)鐘設(shè)為4分頻9M，低于15M時(shí)，通信就不會(huì)出現(xiàn)問題。所以SPI從機(jī)波特率的設(shè)置最好低于SPI主機(jī)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(xiàng)重要的內(nèi)容就是在初始化之前先使能SPI的時(shí)鐘和在初始化配置完成后使能SPI。

（………..初始化配置……………）

三、SPI的讀寫函數(shù)

SPI有一個(gè)16位的數(shù)據(jù)寄存器SPI_DR，它對(duì)應(yīng)兩個(gè)緩沖區(qū)，1個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)，1個(gè)接收緩沖區(qū)，當(dāng)在控制寄存器里SPI_CR1里對(duì)DFF位設(shè)置數(shù)據(jù)幀格式為8位時(shí),發(fā)送和接收只用到SPI_DR[7:0]這8位，15-8位被強(qiáng)制為0，幀格式設(shè)置成16位時(shí)全用。

讀寫過程在手冊(cè)中是這樣描述的：

簡而言之，

發(fā)送時(shí)，可以通過檢測(cè)SPI_SR中的TXE位，當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器里有數(shù)據(jù)時(shí)，TXE位是0，當(dāng)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r(shí)TXE位被置1，這時(shí)候可以再往數(shù)據(jù)寄存器里寫入數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^

while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET)來檢測(cè)。

SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE)是庫函數(shù)，可以檢測(cè)SPI的一些狀態(tài)位。

接收時(shí)，可以通過檢測(cè)SPI_SR中的RXNE位，當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器里有數(shù)據(jù)時(shí)，RXNE位是0，當(dāng)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r(shí)RXNE位被置1，這時(shí)候可以從數(shù)據(jù)寄存器里讀出數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^

while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);來檢測(cè)。源程序如下，

SPI讀寫一個(gè)字節(jié)，讀寫一體

當(dāng)能成功發(fā)送和接收一個(gè)字節(jié)時(shí)，發(fā)送數(shù)組數(shù)據(jù)就變的簡單了，只需要一個(gè)for循環(huán)，和指針變量的遞增即可。以下僅為參考：

（有一點(diǎn)特別注意，從機(jī)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)要依賴主機(jī)的時(shí)鐘，所以主機(jī)在接收從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)要往從機(jī)發(fā)送啞巴字節(jié)，這個(gè)字節(jié)可以自己定義0xff,0xfe等什么字節(jié)都可以）

讀寫分開的函數(shù)：

void SPI_Ecah_Buffer_Send(u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)

{

for(int i = 0; i < NumByteToRead; i++)

{

SPI_Conmunication_SendByte(*pBuffer);

pBuffer++;

}

}

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)

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++;

}

}

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(gè)中斷其中最常用的是如下4個(gè)。

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r(shí)TXE位被置1這時(shí)如果使能了TXEIE就會(huì)觸發(fā)發(fā)送完成的中斷請(qǐng)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(gè)標(biāo)志位，在外面完成相應(yīng)的操作。

(使用中斷時(shí)要特別注意，及時(shí)的清除中斷標(biāo)志，為下一次能夠觸發(fā)中斷做準(zhǔn)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(rèn)為何時(shí)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

手冊(cè)中有這樣一句話，“不能同時(shí)設(shè)置TXEIE和TXDMAEN”這一點(diǎn)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。

五、SPI的DMA操作

DMA（Direct Memory Access）直接內(nèi)存存取，直接存儲(chǔ)器存取用來提供在外