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关于STM32实现SPI通信连续传送24位数据

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STMCU-管管 发布时间:2021-5-25 10:06
一、前言. d7 P( I' R; Y+ G
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。关于SPI的知识可以查看如下的这篇文章:6 H0 P& ]" @9 z$ v5 q5 Z
SPI怎么玩?搞懂时序,运用自如
1 u; w, Z5 k. R1 D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。9 k% ?# s( v$ t% O" J: m9 K9 C% ^/ ?
21.png $ s4 \, W5 _6 v& m" `
我的目的就是消除或者减小每帧数据之间的发送间隔。
0 F0 g7 m5 Z! u0 }) J二、GPIO配置+ d6 r/ D% u4 k: a3 C
  1. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    + c2 u" D9 w" h" j. G: M1 ?
  2.   /* 使能AHB时钟 */
    . Q- _+ Z9 m$ C; J& X- D& Z% d
  3.   RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);% o9 T& `$ d+ y% x
  4.   RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);2 c/ s2 T* ?. q- w
  5.   /*定义 SPI复用引脚 */
    - |7 \& c4 R. @6 |
  6.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_SPI_SCK | PIN_SPI_MISO | ! c7 n$ Y! L8 A
  7.   PIN_SPI_MOSI;
    # X. `+ p+ Y4 U/ L2 C2 C" o
  8.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;                   //复用模式
    - `" i$ h7 X  |  P4 n3 q
  9.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;              //高速输出( S  X9 {" [& o) [8 X
  10.   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;                 //推完输出5 Q2 ?/ G5 I4 D$ Q- E2 ]
  11.   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;                   //上拉
    - F4 B+ ?' _8 ~; k0 @% ^4 K- l/ A
  12.   GPIO_Init(PORT_SPI_SCK, &GPIO_InitStructure);
    ) a" y! a" I5 v& a+ ?% B
  13. : Q1 H' F7 O8 Q* O# |
  14.   GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_0);0 s  {  F$ Q3 ]3 }) V; s/ L
  15.   GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_0);
    * c6 C8 M& W0 }# _0 B: r; Q& j
  16.   GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_0);
    . E5 X# S# E7 n
  17.   /* 片选CS */
    9 ^3 M+ U& \6 ?$ k5 b1 }
  18.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PIN_SPI_CS;
    3 n/ G! s+ o5 J, D$ M
  19.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;                  //输出模式3 i5 }/ W% a4 }
  20.   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;                 //推完输出- V- j. r2 ^1 r: r. P9 x
  21.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;              //高速输出
    ) e2 l$ T! }% F3 [2 g7 M5 g  q) G
  22.   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;                   //上拉3 ~+ S) s5 c; O5 Y6 d: [
  23.   GPIO_Init(PORT_SPI_CS, &GPIO_InitStructure);
复制代码
三、SPI配置( m0 `/ ]' D: ]5 o5 F5 s+ z/ V' B
  1. /* SPI 初始化定义 */
    7 l7 p, H6 q/ {
  2. SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //SPI设置为双线双向全双工$ L! o6 A- c1 X( r& G  l& r
  3. SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;                      //设置为主 SPI
    2 E5 L; V" Z* p* k6 i
  4. SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;                  //SPI发送接收 8 位帧结构
    ) H2 Z0 K$ J  e5 ~2 b2 A
  5. SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;                        //时钟悬空低' }& ]* [4 U# T  l
  6. SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;                       //数据捕获于第二个时钟沿( W9 J  C/ d: E- O5 U
  7. SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;                          //软件控制 NSS 信号
    % m- M7 ^: L: [2 k
  8. SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8; //波特率预分频值为8
    : p  v& ~: Y4 r6 l% q: w  g  D4 u
  9. SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;                 //数据传输从 MSB 位开始+ h  D3 G; L$ e' `
  10. SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;                           //定义了用于 CRC值计算的多项式
    6 ^" O: p3 A) \! r+ [8 R9 H
  11. SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);2 L5 K2 `& h* b8 }+ ?  H5 p) [
  12. ; Z, s2 ?- E  b8 v- c
  13. SPI_RxFIFOThresholdConfig(SPI1, SPI_RxFIFOThreshold_QF);
    2 I4 {, Y0 l9 F7 f" Z
  14. SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
复制代码
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);
% n( D& [- e2 q# ?  c: Y- K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!!)
2 w/ g$ }2 V+ ?, ~% h四、SPI发送接收(非DMA)7 E! \; _. y  B, y0 Q  G
  1. uint32_t SPI_WriteRead(void)8 p& @/ e0 [( N' y1 H& s
  2. {
    * z" H$ ^. n# k
  3.    uint16_t num1,num2,num3;4 P. G# P  v0 j- v5 W- p
  4.    uint32_t AngelData;# p( R" U7 n5 r
  5.    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_15);//拉低片选
    " `  G5 x. d* o' J$ F$ @
  6.    *((uint8_t*)&(SPI1->DR) + 1 ) = 0x3F;//发送指令0 j5 ~) D7 d9 Z+ E! l
  7.    num1 = SPI1->DR;    //读SPI
    8 V% b" T6 t- s3 Z. k: `4 L/ K
  8.    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);   
    7 N$ P  ^: w* r8 E: R  p
  9.    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_BSY) == RESET);
    0 n5 x, I& W% J0 R2 y) z  x

  10. * ~8 w  P( o$ p* Q0 B( J( y
  11.    *((uint8_t*)&(SPI1->DR) + 1 ) = 0xFF;//发送无关数据,为了获取返回数据
    * Q/ w$ T  r, S) V5 W: A  C
  12.    num2 = SPI1->DR;//读SPI
    7 u: ]0 k- }' E8 k( X* y
  13.    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
    8 m0 n# g9 @% g
  14.    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_BSY) == RESET);4 b4 j$ T: a+ K' P

  15. 7 ?' p) D1 ^/ {# x
  16.    *((uint8_t*)&(SPI1->DR) + 1 ) = 0xFF;//发送无关数据,为了获取返回数据
    : y& S& w5 H2 [# ~! \7 P
  17.    num3 = SPI1->DR;//读SPI' F# s0 h+ B$ q/ n
  18.    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);( Y. `9 R# t+ ]
  19.    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_BSY) == RESET);
    / @" A! ~3 I& V' @" ]
  20.    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_15);//拉高片选1 q: g. k1 O) [4 S# w5 ]" J
  21.    AngelData = ((num2&0xFF)<<16 |(num3&0xFF)<<8 | (num1&0xFF));0 z% z# |; T( d
  22.    return AngelData ;, C2 l, w. R! v1 k
  23. }
复制代码
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。/ B9 |2 W7 I8 h8 D" F
22.png
% L9 z/ X: E  }* ]6 b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9 h' A' N+ I8 m# I5 @! g
解决方法:0 H7 k5 P/ C5 b+ j- v/ U% u
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," @5 b/ J$ s2 x6 d. G
((uint8_t)&(SPI1->DR) + 1 ) = 0xFF;
8 X; v" ^8 }) t" o" p' @1 C
7 [9 T' e4 a0 r. I+ r5 K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。3 F. I: ]  k1 {9 ^
五、SPI DMA配置
* K# c. U9 P& e: k7 G2 `; @
  1. void MYDMA_TX_Config(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,uint32_t cpar,uint32_t cmar,uint16_t cndtr)
    7 I) Z: C) j, s" n" U# G$ H
  2. {$ ]$ W- f0 w+ T& {& ?5 B
  3.     DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    " Q1 }3 R2 H6 P+ Z# K* w
  4.     RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);  //使能DMA传输
    % w! t4 L) W7 M$ A( n# A5 y
  5.     DMA_DeInit(DMA_CHx);   //将DMA的通道3寄存器重设为缺省值
    / `! B; G- a3 i2 \% Z  t
  6.     DMA1_MEM_LEN=cndtr;( k8 }( H3 |- Q+ `6 q
  7.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = cpar;  //DMA外设基地址' i6 G: _. Q- ^1 D. T8 i9 k+ ?
  8.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar;  //DMA内存基地址
    ) r- j1 r& n2 n1 @9 i  y$ `; t) s0 w
  9.     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;  //数据传输方向,从内存读取发送到外设
    3 |" i4 j  q5 d" @
  10.     DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = cndtr;  //DMA通道的DMA缓存的大小# J' B9 p! ~% H% x' e2 Y
  11.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  //外设地址寄存器不变
    : c6 \( S- [% ^& N1 q/ {( |0 u
  12.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  //内存地址寄存器递增. A* @2 \# e4 `5 s
  13.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  //数据宽度为8位, E% \$ `  K# }) W: _! U& C3 t
  14.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度为8位
    - z& n( ~) U. `! v
  15.     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;  //工作在正常缓存模式
    % a$ N4 W6 {- U
  16.     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x拥有中优先级
    / A& u9 p; W8 V) |+ Y) a
  17.     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  //DMA通道x没有设置为内存到内存传输2 i( Z% F& v% W, e
  18.     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
    7 v9 f! D0 W/ _7 N& y
  19. } " f7 M$ [9 G7 b* ?% b
  20. //开启一次DMA传输& G5 a( \" }- q! V
  21. void MYDMA_TX_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)$ E% c! f, g, z& J1 C# A
  22. {
    6 v& a# w  u2 \# ], Q$ d
  23.     DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE );  //关闭SPI TX DMA1 所指示的通道      
    7 s* u" o, A/ u" c7 F% A9 |
  24.      DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//DMA通道的DMA缓存的大小
    7 j% b) z6 p" R. y+ O
  25.      DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE);  //使能SPI TX DMA1 所指示的通道
    3 s# A: m, i( e, u( z
  26. }      4 X6 c5 @2 e8 ?7 G% V

  27. - T6 w, ?8 i0 [/ a

  28. % b. O& c1 ?9 q  X: p7 ?
  29. void MYDMA_RX_Confog(DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx,uint32_t cpar,uint32_t cmar,uint16_t cndtr)
    3 V  x" I" Y: E: n
  30. {  a$ K# l3 L  s2 d% s3 @$ A9 w
  31.         DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    # R+ x& A) P" S5 I7 M- a" M1 r$ V
  32.      RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);  //使能DMA传输( u* I9 e$ R' P. C" h

  33. $ t' g. l/ T1 t$ r2 [3 v
  34.   DMA_DeInit(DMA_CHx);   //将DMA的通道2寄存器重设为缺省值' B: p/ O6 ]+ E4 c% C# W3 C& }
  35. & h9 f0 k, s0 A& S2 O
  36.     DMA1_MEM_LEN=cndtr;" R& z4 w( X5 c) e: [5 A
  37.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = cpar;  //DMA外设基地址& C: W7 C. x, @$ t0 @$ E
  38.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = cmar;  //DMA内存基地址# {& [/ R, B- `. o. H+ M/ I
  39.     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;  //数据传输方向,从外设到内存
    . s0 V$ V6 J% T1 j% o
  40.     DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = cndtr;  //DMA通道的DMA缓存的大小4 }& F) P9 ]5 I) C( x6 f! N% n3 k
  41.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  //外设地址寄存器不变
    7 x: c$ @7 M5 e" `# Z" c' U; I% y
  42.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  //内存地址寄存器递增& Q* z+ t7 ?9 `2 [# Y* Y
  43.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  //数据宽度为8位, ]6 i; z% [- ~0 x
  44.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //数据宽度为8位
    + N4 G# ?) S7 {, c
  45.     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;  //工作在正常缓存模式
    7 w" R& \8 {0 j, ^5 S
  46.     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道 x拥有中优先级
    4 Q4 Y# C/ G( ~# X! Q1 W
  47.     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  //DMA通道x没有设置为内存到内存传输
    ' w, G# W0 `& f& H' V/ H4 o4 c  b
  48.     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- p  Q9 s$ |: Y. n. i% ?& ~
  49.     DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE);  //使能USART1 TX DMA1 所指示的通道
    & \. d4 x7 s3 n4 c. A
  50. }
    4 u  c. v" A( `  o  n; x. y

  51. ( ?: v4 M/ R) Z- R- U. Q; e3 M
  52. //开启一次DMA传输. Q. F1 ^" g* d  ]1 }1 D$ ~
  53. void MYDMA_RX_Enable(DMA_Channel_TypeDef*DMA_CHx)8 z2 V8 c/ T* g# e
  54. { 5 L  B2 ]- X* @3 E  a% O8 Q
  55.     DMA_Cmd(DMA_CHx, DISABLE );  //关闭SPI RX DMA1 所指示的通道      
    1 K% m: ~$ e: a! m3 l- F
  56.      DMA_SetCurrDataCounter(DMA_CHx,DMA1_MEM_LEN);//DMA通道的DMA缓存的大小% p% i3 K/ C( h6 n3 f. z5 T4 Z
  57.      DMA_Cmd(DMA_CHx, ENABLE);  //使能SPI RX DMA1 所指示的通道
    - }' Z7 t7 y* Z5 P
  58. }   
复制代码
六、SPI发送接收(DMA模式)
2 o% H0 A* l0 w- b5 g
  1. void SPI_DMA_WriteReadByte(void)7 `" J  F: \' z$ s; t0 A
  2. {
    - @6 s/ W5 @' b
  3.     GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_15);//拉低片选       (放在此处为了节省0.5us的时间)* I! l3 i  x; Q5 m% S! F; m
  4.     SPI_I2S_DMACmd(SPI1,SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE);//SPI 发送DMA使能" [0 S9 W; q% R) }- [! R- c
  5.     SPI_I2S_DMACmd(SPI1,SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE);//SPI 接收DMA使能
    9 m: a/ G. {: i' n) g
  6.     MYDMA_TX_Enable(DMA1_Channel3);     //发送- W3 E1 c* U  M# y: u4 t5 X# X
  7.     MYDMA_RX_Enable(DMA1_Channel2);//接收
    2 j' p; L4 {+ ^" f$ O4 h6 D9 ]
  8.     if(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3) == RESET)
    7 {  q" [+ U1 e5 b( {) b+ c8 L5 D1 D
  9.     {1 |2 x( U6 R2 E: J' U+ X/ f
  10.         DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC3);
    # [0 [) l, j  M4 h. K
  11.     }                  
    - p) i6 H( @7 n/ U- Q
  12.     while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);   
    # r$ Z" `. Z/ f
  13.     while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_BSY) == 1);   //保证发送接收数据完整
    ! m7 T$ }: b0 `
  14.     GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_15);//拉低片选' b3 ?( I, |# d9 d( a: a
  15. }
复制代码

4 j+ a& Z# H+ |' X5 t% V3 j  M1 E5 E( v! R+ W+ j
2 }/ l  g1 S& g2 H$ J

( {( d% ^& _; t2 e; V) M
, P  H4 q9 K0 @8 a4 g0 q
赞 收藏 评论1 发布时间:2021-5-25 10:06

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1个回答
Ankky 回答时间:2021-5-25 11:06:46
感觉你这个SPI发送会有问题,你作为主机,还没等DR里面的数据发送完,就去读DR寄存器,这样是不行的
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