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【经验分享】SPI 接收数据移位分析一例

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STMCU小助手 发布时间:2022-2-11 23:06
问题:该问题在不同客户使用不同芯片的 SPI 功能时都曾经提到.
: a! t/ Q4 M7 r# b8 [+ Q主要现象是 slave 端接收到的数据时有移位现象,例如 0x10 接收成 0x08。此种移位一旦发生,当前通讯的后续数据也都发生了移位。0 i  {2 y5 r* @5 Z

5 e3 f- M1 N0 ^. {% c调研:' H& N- [* `5 A: b6 j
重复进行接收数据试验,发现并非所有情况下数据接收都有问题,但是某次通讯中有某个字节发生移位,则后续字节均会发生移位现象。只有将当次通讯中断,重新进行新的通讯。
  Q6 s4 ~4 l# p3 P# n4 f. W2 {
, _' k  s) V3 \& A经过查看波形,发现数据线上的波形是正确的。再仔细查看,发现时钟和数据不匹配,即按照时钟来读数据,接收的数据是正确的——然而并非是 master 端发送的数据。
1 p$ q7 f4 C- G, C  ?" |, e) M% ~
8 ?1 d2 k% V/ Y; V由于 SPI 属于同步接口,通讯的时钟完全由 master 端提供。因此,一旦通讯开始,slave 端是无法区分时钟线上的沿变化是否是一个有效时钟。这样当这个沿变化满足 SPI 电气特性的要求的时候,就被当成一个有效时钟从而同样可以接收数据。此时,由于 master 端和 slave 端的各自认为的时钟实际上已经有差别,自然 slave 端接收的数据也就无法保证正确了。8 i) a! H( j8 d6 d! ~1 G' p1 c

9 L1 R# S- O' m: B  n3 E4 H常见的一个不同步的例子是当 master 端开始发送数据时,slave 端还未完成初始化。于是,slave 端事实上是从数据的中间开始接收的,这样也就导致后续数据同样出错。
: F0 F3 F: ?  p, d3 b1 X7 k  P. A/ S  U
结论:
" v  u- _2 M& ?- l通过以上的分析可以得知,该问题是由于 SPI 通讯中 master 端和 slave 端不同步造成的,而不是器件
* r4 x1 W" b- q% N$ Z7 C4 M本身问题。
& G9 b6 x) y& ?: f8 [% V- ]
5 U, T) ]- ?  t% i8 z& x7 p处理:
7 D4 T- D9 N( M% g+ n
  `, i; ~# {: F: J8 v- ]重新考虑程序设计,确保 master 端和 slave 端保持时钟的同步性;6 H. H4 O- T' @' n% I2 B9 Q
同时,考虑到通讯过程中可能出现的干扰,在应用层对接收的数据进行校验。常见的处理方法有 CRC校验,checksum 校验;或者多次发送数据在接收端进行判决。) L' `, I. U7 @6 k
一旦在通讯中发现数据出错, 则中断当前通讯重新进行通讯。$ b2 E# g7 N- {9 v

! w  E: L1 H3 H, ^. Z$ X, r2 P! Y5 ~% y4 J' Y* X
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