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1、第二节 通讯及总线 -SPI总线,复 习,总结uart 1、两根线：发送和接收 2、发送器：TE使能，发送一个空闲帧+一个下降沿，表明开始传输 3、接收器：如果辨认出序列1 1 1 0 X 0 X 0 X 0 0 0 0，那么就认为侦测到一个起始位，开始接收。 4、一帧数据包括起始位，数据位和停止位（或者包括奇偶校验位），根据事先的配置或约定,SPI总线协议,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总线系统是一种同步串行外设接口通信以交换信息。外围设置FLA
2、SH,RAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。,接口包括以下四种信号：,（1）MOSI 主器件数据输出,从器件数据输入 （主发从收） （2）MISO 主器件数据输入,从器件数据输出 （主收从发） （3）SCLK 时钟信号,由主器件产生 （时钟线） （4）CS 从器件使能信号,由主器件控制 （片选线）,SPI通信以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（用于单向传输时，也就是半双工方式）。,从选择(NSS)脚管理 有2种NSS模式： 软件NSS模式：设置SPI_CR1寄存器的SSM位来使能这种模式。在这种模式下NSS引脚可
3、以用作它用，而内部NSS信号电平可以通过写SPI_CR1的SSI位来驱动,从选择(NSS)脚管理 硬件NSS模式，分两种情况： NSS输出被使能：当STM32为主SPI，并且NSS输出已经通过SPI_CR2寄存器的SSOE位使能，这时NSS引脚被拉低，所有NSS引脚与这个主SPI的NSS引脚相连并配置为硬件NSS的SPI设备，将自动变成从SPI设备。 当一个SPI设备需要发送广播数据，它必须拉低NSS信号，以通知所有其它的设备它是主设备；如果它不能拉低NSS，这意味着总线上有另外一个主设备在通信，这时将产生一个硬件失败错误(Hard Fault)。 NSS输出被关闭：允许操作于多主环境。 SP
4、I通讯至少两个设备，一个作为主设备，一个作为从设备。通过配置CR1决定主从设备，通过NSS（CS）管理其他从设备,如何实现通讯？ 除去NSS管脚，还剩3根线。MISO，MOSI，SCK。,SCK,SPI接口实际上是两个简单的移位寄存器,传输的数据为8位,在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲下,按位传输,高位在前,低位在后。 上升沿发送，下降沿接收。（有的器件是上升沿接收，下降沿发送）,D7 . . . . D0,D0 . . . . D7,SPI相当于一个环形移位寄存器,脉冲 主机sbuff 从机sbuff sdi sdo 0 10101010 01010101 0 0 1上 0101010
5、x 1010101x 0 1 1下 01010100 10101011 0 1 2上 1010100x 0101011x 1 0 2下 10101001 01010110 1 0 3上 0101001x 1010110x 0 1 3下 01010010 10101101 0 1,如果要正常发送和接收，则： 如果主设备MO上升沿改变数据，则高电平保持线上数据，低电平总线空闲；从设备SI下降沿接收数据； 同时，SO上升沿改变数据，高电平保持线上数据，主设备MI下降沿接收数据 如果主设备MO下降沿改变数据，则低电平保持线上数据，高电平总线空闲；从设备SI上升沿接收数据；,两个概念： 时钟极性（CPO
6、L）： 0： 空闲状态时，SCK保持低电平； 1： 空闲状态时，SCK保持高电平。 时钟相位（CPHA） 0： 数据采样从第一个时钟边沿开始； 1： 数据采样从第二个时钟边沿开始。,四种组合模式 选择不同组合的依据是什么？ 一般主设备是MCU，可通过编程改变 从设备为SPI外设，具有固定的通讯模式 因此，主设备（STM32）选择何种模式基于从设备的通讯模式 比如：M25P64，64M flash存储器，支持SPI访问，允许的SPI模式为： CPOL=0, CPHA=0 CPOL=1, CPHA=1 如何配置及访问SPI设备?,Stm32之SPI配置,Step 1：使能时钟,因此，要使能的时钟包
7、括： PA口，AFIO口，SPI口,Stm32之SPI配置,Step 1：使能时钟,根据参考手册，以上端口隶属于APB2总线，因此使能的库函数可以为：,RCC-APB2ENR |= RCC_APB2Periph_GPIOA; RCC-APB2ENR |= RCC_APB2Periph_AFIO; RCC-APB2ENR |= RCC_APB2Periph_SPI1,Stm32之SPI配置,Step 2：管脚配置,PA5-PA7 配置为复用功能 PA4配置为输出功能,GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_
8、7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, ,GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOA, ,Stm32之SPI配置,Step 3：spi参数配置 根据SPI原理，可将器件配置为主设备和从设备。 以基于SPI的flash访问为例，将STM
9、32配置为主设备，外部存储器flash型号为：M25P64,Stm32之SPI配置,有关M25P64,64 Mbit of Flash memory 2.7 V to 3.6 V single supply voltage SPI bus compatible serial interface 75 MHz clock rate (maximum) More than 100 000 Erase/Program More than 20-year data retention,组织结构包括: 8388608 字节 128 扇区 32768 页,Stm32之SPI配置,有关M25P64 支持的S
10、PI模式： CPOL=0, CPHA=0 CPOL=1, CPHA=1,所以，总是上升沿改变数据，下降沿采集数据,问题: 如何去操作M25P64，包括读，写，擦除 通过SPI总线，向器件写操作指令,Stm32之SPI配置,Step 3：spi参数配置 所以，需要将stm32配置为主设备,配置步骤 1. 通过SPI_CR1寄存器的BR2:0位定义串行时钟波特率。 2. 选择CPOL和CPHA位，定义数据传输和串行时钟间的相位关系 3. 定义8位或16位数据帧格式。 4. 配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定义帧格式。 5. 如果需要NSS引脚工作在输入模式。硬件模式下，在整个数据帧传输
11、期间应把NSS脚连接到高电平；在软件模式下，需设置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引脚工作在输出模式，则只需设置SSOE位。 6. 设置MSTR位和SPE位。,Stm32之SPI配置,配置步骤 1. 通过SPI_CR1寄存器的BR2:0位定义串行时钟波特率。,SPI控制寄存器1(SPI_CR1),Stm32支持18M Hz 波特率，M25P64支持最高75M Hz 所以，若PCLK=72M Hz，则SPI1-CR1 |=0x0008,Stm32之SPI配置,配置步骤 2. 设置CPOL和CPHA位，确定极性和相位关系,SPI控制寄存器1(SPI_CR1),根据M25P64要
12、求，只能为： 0x00h，或0x03h,Stm32之SPI配置,配置步骤 3. 定义8位或16位数据帧格式。 4. 配置SPI_CR1寄存器的LSBFIRST位定义帧格式。,SPI控制寄存器1(SPI_CR1),Stm32之SPI配置,配置步骤 5. 如果需要NSS引脚工作在输入模式。硬件模式下，在整个数据帧传输期间应把NSS脚连接到高电平；在软件模式下，需设置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引脚工作在输出模式，则只需设置SSOE位。 两种选择：硬件：固定主从关系 软件：可改变,Stm32之SPI配置,配置步骤 5. 如果需要NSS引脚工作在输入模式。硬件模式下，在整个数据
13、帧传输期间应把NSS脚连接到高电平；在软件模式下，需设置SPI_CR1寄存器的SSM位和SSI位。如果NSS引脚工作在输出模式，则只需设置SSOE位。 若NSS引脚工作在输出模式，此时，该设备不能工作于多主设备的网络中，只能作为单一主设备进行工作,SPI控制寄存器2(SPI_CR2),Stm32之SPI配置,配置步骤 6. 设置MSTR位和SPE位。,SPI控制寄存器1(SPI_CR1),Stm32之SPI配置,完整配置代码： unsigned short temp=0; temp |= 0x0008;/定义波特率为18M Hz temp |= 0x0003;/定义极性及相位关系，为11 te
14、mp ,接下来的问题：数据如何发送和接收,Stm32之SPI配置,首先确定连接方式。,1、硬件连线确定 2、软件配置确定,Stm32之SPI配置,首先确定连接方式。,1、BIDIMODE=0 BIDIOE=x RXONLY=0 双线双向，即全双工,2、BIDIMODE=0 BIDIOE=x RXONLY=1 用于多个从设备时，禁止未被访问的设备发送数据,Stm32之SPI配置,首先确定连接方式。,4、BIDIMODE=1 BIDIOE=x RXONLY=0 双向，只发送,3、BIDIMODE=1 BIDIOE=x RXONLY=1 双向，此时只接收,5、BIDIMODE=0 BIDIOE=x
15、RXONLY=1 单向，只接收,Stm32之SPI配置,全双工模式(BIDIMODE=0并且RXONLY=0) 当写入数据到SPI_DR寄存器(发送缓冲器)后，传输开始； 在传送第一位数据的同时，数据被并行地从发送缓冲器传送到8位的移位寄存器中，然后按顺序被串行地移位送到MOSI引脚上； 与此同时，在MISO引脚上接收到的数据，按顺序被串行地移位进入8位的移位寄存器中，然后被并行地传送到SPI_DR寄存器(接收缓冲器)中。,对于发送器： MSB在先还是LSB在先，取决于SPI_CR1寄存器中的LSBFIRST位的设置。 数据从发送缓冲器传输到移位寄存器时TXE标志将被置位，如果设置了SPI_C
16、R1寄存器中的TXEIE位，将产生中断。,对于接收器来说，当数据传输完成时： 传送移位寄存器里的数据到接收缓冲器，并且RXNE标志被置位。 如果设置了SPI_CR2寄存器中的RXNEIE位，则产生中断。,Stm32之SPI配置,SPI 数据寄存器(SPI_DR),Stm32之SPI配置,完整配置代码： unsigned short temp=0; temp |= 0x0008;/定义波特率为18M Hz temp |= 0x0003;/定义极性及相位关系，为11 temp /配置为主模式，并启动SPI,接下来，即向SPI1-DR寄存器中写或读数即可，实现发送和接收,Stm32之SPI读写,SPI_FLASH_SendByte(0x9F);,SPI1-DR = 0x9F;,Temp0 = SPI_FLASH_SendByte(Dummy_Byte); Temp1 = SPI_FLASH_SendByte(
