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STM32单片机实现SPI通信连续传送24位数据

嵌入式ARM 2021-05-23 17:37
示波器的最低带宽多少？ 入门级示波器的属性缺陷

一、前言
最近因为需要读取传感器数据，需要单片机发送命令，传感器返回24位数据，因为使用SPI传输数据，虽然命令只有8位，但是必须发送24位数据才能获得传感器的24位数据。自己在这里困了很久，所以写这篇文章记录一下，也给后面需要的朋友一点帮助。
我的目的就是消除或者减小每帧数据之间的发送间隔。

二、GPIO配置

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  /* 使能AHB时钟 */
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);
  RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
  /*定义 SPI复用引脚 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_SPI_SCK | PIN_SPI_MISO | 
  PIN_SPI_MOSI;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;                   //复用模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;              //高速输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;                 //推完输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;                   //上拉
  GPIO_Init(PORT_SPI_SCK, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_0);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_0);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_0);
  /* 片选CS */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_SPI_CS;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;                  //输出模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;                 //推完输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;              //高速输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;                   //上拉
  GPIO_Init(PORT_SPI_CS, &GPIO_InitStructure);

三、SPI配置

/* SPI 初始化定义 */
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //SPI设置为双线双向全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;                      //设置为主 SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;                  //SPI发送接收 8 位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;                        //时钟悬空低
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;                       //数据捕获于第二个时钟沿
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;                          //软件控制 NSS 信号
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8; //波特率预分频值为8
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;                 //数据传输从 MSB 位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;                           //定义了用于 CRC值计算的多项式
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

SPI_RxFIFOThresholdConfig(SPI1, SPI_RxFIFOThreshold_QF);
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); 

此处有一点需要注意哦，STM32F0区别于STM32F1系列，SPI初始化后需要初始化RxFIFO:SPI_RxFIFOThresholdConfig(SPI1, SPI_RxFIFOThreshold_QF);
至于结构体参数的初始化参数，根据自己项目改。我里使用的是内部晶振超频56M，8分频获取7M的SPI时钟。（为了获取最大传输速度，别问为什么，就是需要这么干，之前在群里讨论我的时钟速度为什么上不去，结果很多人问我为什么要那么高的时钟，追求速度？什么东西要那么高的速度？。。。。。。。。我。。。。对了，顺便说一下遇到的坑，我有示波器和逻辑分析仪，我一直用逻辑分析仪，时钟怎么都上不去，一直是2M，真的是找遍了原因，最后是逻辑分析仪的速度设低了，让你手贱！让你手贱！！）
四、SPI发送接收（非DMA）
uint32_t SPI_WriteRead(void)
{
   uint16_t num1,num2,num3;
   uint32_t AngelData;
   GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_15);//拉低片选
   *((uint8_t*)&(SPI1->DR) + 1 ) = 0x3F;//发送指令
   num1 = SPI1->DR;    //读SPI
   while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);   
   while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_BSY) == RESET);

   *((uint8_t*)&(SPI1->DR) + 1 ) = 0xFF;//发送无关数据，为了获取返回数据
   num2 = SPI1->DR;//读SPI
   while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
   while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_BSY) == RESET);

   *((uint8_t*)&(SPI1->DR) + 1 ) = 0xFF;//发送无关数据，为了获取返回数据
   num3 = SPI1->DR;//读SPI
   while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
   while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_BSY) == RESET);
   GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_15);//拉高片选
   AngelData = ((num2&0xFF)<<16 |(num3&0xFF)<<8 | (num1&0xFF));
   return AngelData ;
}
说一下注意的点，STM32F0慎用while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);判断数据接收完整，非常容易卡死在这里面，可以使用忙标志判断，很好用，不然会提前拉高片选信号，导致数据不完整。
如图，我发送24位数据，时钟却输出很多。因为DR寄存器是16位的,如果你直接SPI1->DR = 0xFF ; 这样的操作是不正确的,你的数据会变成0x00FF之后赋值给DR寄存器,也就是操作了16位,所以STM32会输出16个时钟脉冲
解决方法：
我们先找到DR寄存器的地址,再用一个八位的指针指向这个地址,现在指向的是DR寄存器的开头,那么指针+1,指针指向了DR寄存器的低八位这时候给指针指向的地址赋值0xFF,那么这个字节就会放入DR低八位的空间内,而不是操作整个16位DR寄存器，
((uint8_t)&(SPI1->DR) + 1 ) = 0xFF;
经过上面的代码就已经可以获得24位数据，时钟也会连续，不会出现上面两张图片的问题，后面贴上DMA的代码。
五、SPI DMA配置
void MYDMA_TX_Config(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,uint32_t cpar,uint32_t cmar,uint16_t cndtr)
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);  //使能DMA传输
    DMA_DeInit(DMA_CHx);   //将DMA的通道3寄存器重设为缺省值
    DMA1_MEM_LEN=cndtr;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = cpar;  //DMA外设基地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar;  //DMA内存基地址
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  //数据传输方向，从内存读取发送到外设
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = cndtr;  //DMA通道的DMA缓存的大小
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  //外设地址寄存器不变
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  //内存地址寄存器递增
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  //数据宽度为8位
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度为8位
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;  //工作在正常缓存模式
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x拥有中优先级 
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  //DMA通道x没有设置为内存到内存传输
    DMA_Init(DMA_CHx, &DMA_InitStructure);  //根据DMA_InitStruct中指定的参数初始化DMA的通道SPI_Tx_DMA_Channel所标识的寄存器
} 
//开启一次DMA传输
void MYDMA_TX_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)
{ 
    DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE );  //关闭SPI TX DMA1 所指示的通道      
     DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//DMA通道的DMA缓存的大小
     DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE);  //使能SPI TX DMA1 所指示的通道 
}      


void MYDMA_RX_Confog(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,uint32_t cpar,uint32_t cmar,uint16_t cndtr)
{
        DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
     RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);  //使能DMA传输

  DMA_DeInit(DMA_CHx);   //将DMA的通道2寄存器重设为缺省值

    DMA1_MEM_LEN=cndtr;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = cpar;  //DMA外设基地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar;  //DMA内存基地址
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;  //数据传输方向，从外设到内存
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = cndtr;  //DMA通道的DMA缓存的大小
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  //外设地址寄存器不变
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  //内存地址寄存器递增
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  //数据宽度为8位
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度为8位
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;  //工作在正常缓存模式
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x拥有中优先级 
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  //DMA通道x没有设置为内存到内存传输
    DMA_Init(DMA_CHx, &DMA_InitStructure);  //根据DMA_InitStruct中指定的参数初始化DMA的通道USART1_Tx_DMA_Channel所标识的寄存器
    DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE);  //使能USART1 TX DMA1 所指示的通道 
}

//开启一次DMA传输
void MYDMA_RX_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)
{ 
    DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE );  //关闭SPI RX DMA1 所指示的通道      
     DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//DMA通道的DMA缓存的大小
     DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE);  //使能SPI RX DMA1 所指示的通道 
}    
六、SPI发送接收（DMA模式）
void SPI_DMA_WriteReadByte(void)
{
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_15);//拉低片选       （放在此处为了节省0.5us的时间）
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1,SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE);//SPI 发送DMA使能
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1,SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE);//SPI 接收DMA使能
    MYDMA_TX_Enable(DMA1_Channel3);     //发送
    MYDMA_RX_Enable(DMA1_Channel2);//接收
    if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3) == RESET)
    {
        DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC3);
    }                   
    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);   
    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_BSY) == 1);   //保证发送接收数据完整
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_15);//拉低片选
}


END

来源：玩转嵌入式
版权归原作者所有，如有侵权，请联系删除。

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