STM32 SPI NSS大揭秘

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一曲一离殇发布时间：2017-9-14 10:04

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SSM可以控制内部NSS引脚与SSI（一个寄存器，软件模式）相连，还是与NSS外部引脚（真正的STM32引脚，硬件模式）相连。真正作用的是内部NSS引脚（内部NSS引脚才真正连接到SPI通信控制器上）

SPI从模式的配置（MSTR=0）
1.硬件模式：SSM=0，当外部NSS为低电平时，内部NSS也为低电平，此时可以传送数据。
2.软件模式：SSM=1，并SSI=0.让内部NSS引脚为低电平，此时可以传送数据。

相比较而言：让stm32工作在软件从模式，还是硬件从模式，取决于主从之间的通讯协议，通讯协议中是否需要NSS控制。如果让STM32模拟一个存储器芯片W25Q16的话，则需工作在硬件模式。
               如果通讯协议不需要NSS控制，也能达到要求，就可以选择软件模式，可以释放出一个GPIO引脚做它用。

SPI主模式配置（MSTR=1）
1.硬件模式：SSM=0
A：输入模式：SSOE=0，在外部NSS引脚为高电平，即内部NSS引脚也为高电平时，才能进行数据传输。如果要使能从设备，还需要一个GPIO引脚。
B：输出模式：SSOE=1，外部NSS引脚会输出低电平，使能从设备，进行数据传输。不需要额外的GPIO引脚就能控制从设备。
2.软件模式：SSM=1，SSI=1，将内部NSS引脚设置为高电平。这样随时可以传输数据。当然多数情况还需要一个GPIO引脚输出低电平，来使能从设备，让从设备可以接收数据。

以驱动W25Q16为例， SPI主模式配置的优劣可以想象到，硬件的输入模式，占用外部NSS引脚和GPIO引脚，一共两个引脚；
硬件的输出模式和软件模式，都只占用一个引脚，他们的不同在于，硬件输出模式必须使用某固定的端口，而软件模式可以使用任意GPIO端口。

在实际中，stm32通常用作主模式，选择软件模式。

关于这个NSS我曾经为它头痛了很久，看手册，看程序，看视频，看帖子，我都没有彻底搞明白它。曾经几次想彻底解决它，但是都夭折了，只能把自己写好的笔记抛弃。还因此多虑导致气血不足，上火，由此导致牙痛，嘴唇干裂。简直痛苦不已。那时候，我真的觉得我可能永远搞不明白了。就这样算了吧。老师说，让我先做做技术，再去追求原理，后来我通过接手了一个用SPI控制ADXL345加速度传感器的任务并结合了一个SPI全双工的实例，才由此慢慢使谜团浮出水面，再通过学会调试技术，终于搞明白了。SPI真的很复杂，不过复杂而有趣。我以一个菜鸟的身份，写出我对STM32 SPI NSS的相关理解。希望大家指正。
   这个NSS到底是怎么作用呢？回答是片选。
   主设备和从设备在进行SPI通信的时候，从设备都有个CS片选信号，低电平有效，我们通常都要用这个NSS连到从设备的CS上。但是这里只是大体让大家大体明白怎么回事，东西很多，关于这个NSS，还有很多东西呢，下面让我娓娓道来。
   先看输入输出模式.

   对于每个SPI的NSS可以输入，也可以输出。所谓输入，就是NSS的电平信号给自己，所谓输出，就是将NSS的电平信号发送出去，给从机。配置为输出，还是不输出，我们可以通过SPI_CR2寄存器的SSOE位。当SSOE为1时，并且SPI处于主模式控制时，NSS就输出低电平，也就是拉低，因此当其他SPI设备的NSS引脚与它相连，必然接收到低电平，则片选成功，都成为从设备了。NSS的输出就介绍到这里
   下面介绍NSS的输入。
   我们都知道NSS输入又分为硬件输入和软件控制输入两种模式，那么就从这两种模式入手，来揭开它的面纱吧。
   先说软件模式吧。
   1 对于SPI主机来说，需要设置SPI_CR1寄存器的SSM为1和SSI位为1，SSM为1是为了使能软件管理。，NSS有内部和外部引脚。这时候，外部引脚留作他用（可以用来作为GPIO驱动从设备的片选信号）。内部NSS引脚电平则通过SPI_CRL寄存器的SSI位来驱动。SSI位为1是为了使NSS内电平为高电平。这时候，不免产生疑问，为什么主设备的内部NSS电平要为1呢？
STM32手册上说，要保持MSTR和SPE位为1，也就是说要保持主机模式,只有NSS接到高电平信号时，这两位才能保持置1.也就是说对于STM32的SPI，要保持为主机状态，内部输入的NSS电平必须为高。当然这里在硬件模式下也是如此。
   2 对于SPI 从机来说
   主机自己的内部NSS高电平解决了，那么SPI从机的NSS片选低电平也得解决啊。
   如果从机选择STM32的一个SPI，譬如主机选为SPI1，从机选为SPI2，则要按照以下操作手册说，NSS引脚在完成字节传输之前必须连接到一个低电平信号。在软件模式下，则需要设置SPI_CR1寄存器的SSM为1（软件管理使能）和SSI位为0.果然如此。SSI必须要为0，也就是SPI2的片选为低，则片选成功。
若从机为一个其他的SPI芯片，譬如我那个ADXL345加速度传感器。那么，我们可以有两种方法
一种方法，是把芯片的CS接到GND上，另一种方法是，用一个GPIO口去输出低电平来控制CS片选成功。这个GPIO可以是任何一个GPIO口，当然我们上面提到当SPI的主机配置为软件模式，外部NSS引脚留作他用了，它就是一个GPIO了，我们也可以用它。这时候，我们可以设置它推挽输出为低电平，然后用线跟从机的CS相连，那么就可以片选从芯片了。
再说说硬件模式。
对于主机，我们的NSS可以直接接到高电平，对于从机，NSS接低就可以。
当然我们上面提过当一个主机的SSOE为1时，主机工作在输出模式，而且NSS拉低了，我们要让从机片选，只要将CS接到主机的NSS上，CS自动拉低。
这便是，ST公司设计的STM32 SPI NSS的工作流程。下面用实例向大家介绍。

/* SPI1 Config -------------------------------------------------------------*/ # o7 f. J( |: z7 [' v
: A2 f* H) n. T* X" [2 O
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
- U0 S) W8 J2 z1 s/ r( _& M: V
* R8 }! L. b5 o# i1 u7 f& a
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master,//这里设置SPI1为主模式，设置SSI为1 3 d' @# k6 i% S! N4 u) @) J, `) Z
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
3 y/ [7 u4 b; c" \0 |
' R% g% e# P3 [8 y! L% z/ z8 A
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
7 Q4 _/ j4 B* x5 T) i( T. ~! {+ F
* n" P% r. S+ Q2 ~' T
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; 9 o& [! y# O9 D6 S5 \0 e% Q) J
! m( g* d7 P0 t& _
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;//这里设置SSM为1，软件管理 5 {5 K" h/ g" H
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4; / K5 K$ k8 C% v" x4 ]6 T! k5 Y" Y
0 Z. g0 q, }! ]. e' e
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB; & n' K! o5 s9 r8 B1 F
" O: x# _9 q# C. R& w" Z0 ~/ B
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; & v. Q0 B* o6 k( Z* @) K- a
, o2 v; x2 e7 k- B8 A5 z
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
: X- X/ V3 t. M a
& N" T, R$ H/ y. y/ K' W# Q
/* SPI2 Config -------------------------------------------------------------*/
1 x1 L v4 `4 v% p. F* g
( o4 N3 ]/ u, r+ U: Z( e
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;//这里设置SPI2为从模式SSI为0
6 C D! _# f1 [. G3 {) L0 u; A) V
- K6 F$ B0 D8 ?4 f! |% ~
//因为SPI2和SPI1用的是同一个SPI_InitStructure，所以SSM位已经为1
) W M( m) w4 n2 [
6 Q6 H" q) _, o2 l" ?, r
SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);