STM32F10x---SPI_stm32 spi从机

目录

一.SPI简介

二.SPI物理层：

三.SPI协议层：

四.SPI框图和通讯过程

通讯过程：

五.SPI初始化

六.FLSH

FLASH的存储特性：

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SPI Flash是使用SPI协议的Flash。

STM32也存在SPI硬件。

一.SPI简介

串行外围设备接口，是高速全双工（同时接受和发送）的通信总线。广泛应用在ADC,LCD等与MCU之间要求通讯速率较高的场合。

二.SPI物理层：

•  SS：从设备选择线，又被称为片选信号线，也叫NSS,CS。主机通过片选信号线把某个设备设置为低电平，把该设备选中。SPI通讯以SS线置为低电平为开始信号，SS被拉高作为结束信号。
• MOSI:主机到从机。
• MISO:从机到主机。
• SCK:SPI时钟频率最大为Fpclk/2（挂载总线的时钟频率的二分频）

三.SPI协议层：

SPI协议规定了通讯的起始和停止信号，数据有效性，时钟同步等环节。

•  1.NSS由高变低，选中从机，开始传输
•  2.触发时，发送和接收信号不稳定。
•  3.采样阶段，MOSI和MISO信号稳定，采集数据为低电平

        在什么时候触发和采样需要配置CPOL时钟极性和CPHA时钟相位。CPOL：=0，在空闲状态时，SCK为低电平；CPHA：=0，数据线的有效信号在SCK的奇数边沿采样。组合之后，会有四种模式。

        在通讯时，通讯的两个设备之间SPI的模式一定要一样，包括CPOL,CPHA，还有数据高位先行还是低位先行。

四.SPI框图和通讯过程

        STM32的SPI外设可用作通讯的主机及从机，完全支持SPI的四种模式。还支持双线全双工，双线单向以及单线模式。

        STM32103有3个SPI外设，SPI2和SPI3可以作为I2S。SPI1是APB2上的设备，最高速率达36Mbits/s,SPI2和SPI3是APB1上的设备，最大速率18Mbits/s.

        用软件控制NSS产生开始和停止信号，使用普通GPIO，设置为推挽输出输入，通过把GPIO端口拉低或者拉高来控制片选或非片选信号。硬件模式下，SPI片选信号由SPI硬件自动产生。

• 时钟控制逻辑：设置分频因子SPI_BR
• 数据控制逻辑：SPI的MOSI和MISO都接到数据移位寄存器上，数据移位寄存器的数据都来自接收缓冲区和发送缓冲区。写操作，通过写数据寄存器把数据填充到发送缓冲区。读操作，通过数据寄存器获得接收缓冲区的内容。SPI_DR
• 整体控制逻辑：负责协调整个SPI外设，配置SPI模式，波特率，主从模式，数据高低先行等等。SPI_CR1,CR2

 

 

通讯过程：

 通讯开始，SCK时钟开始运行。MOSI把发送缓冲区中的数据一位一位地传输出去；MISO把数据一位一位地存储到数据缓冲区。在发送缓冲区中的数据全部被发送出去后，TXE置1，若要继续发送数据，则往DR中写入数据。在输入（接收缓冲区）满8位时，RXNE置1，从数据寄存器中读出数据。

假如设置了TXE或者RXNE的中断，则它们置一时，会触发SPI中断，进入同一个中断服务函数。进入中断服务程序后，可以通过检查寄存器位来了解是哪一个事件，再分别进入不同的程序执行不同的任务。也可以使用DMA方式来收发DR中的数据。

五.SPI初始化

• Direction：双线全双工SPI_Direction_2Lines_FullDuplex
• Mode:主机/从机模式。SCK由主机产生，从机接收SCK信号
• DataSize:SPI的数据帧长度8/16位。
• CPOL,CPHA
• NSS：软件/硬件模式。常用软件模式。
• BaudRatePrescaler:设置波特率分频因子，常设置为2.
• Firstbit:高/低位先行(高低位先行会影响SPI通讯时，地址高位和低位的传输顺序)
• CRC校验表达式：不用可以随便设置。

把以上的结构体成员配置好，再把结构体写到初始化函数中，实现初始化。使能SPI。

注：CS引脚可以不用引脚图上的分配，可以随便选一个引脚（设置为推挽输出），使用软件来控制高低电平。

其余三个引脚：MISO设置为浮空输入；MOSI和SCK设置为复用推挽输出。

六.FLSH

 WP写保护，CS片选信号，CLK时钟，HOLD：hold input。HOLD和WP直接接高电平，不需要使用。

实质就是一个存储器，相对EEPROM，内存较大，传输速度较快。型号：W25Q64，FLASH最高支持80KHZ,STM32最高36KHZ。FLASH支持SPI的Mode0和Mode3。FLASH的ID号可以用来检验STM32是否和FLASH正常连接。

norflash可以一个字节写入。nandflash必须以块或扇区为单位写入或读取。

FLASH的存储特性：

Flash在写入之前要先擦除。擦除时会把数据位全部置1。写入数据时只能把原本为1的数据位改成0。擦除时必须按最小单位（扇区=4096字节，具体多少字节要看手册）来擦除。

FLASH通讯过程：

1. STM32怎么读写FLASH？了解FLASH状态寄存器的值？通过SPI接口发送命令代码给FLASH，flash会返回状态的值给STM32（会带括号，括号表示数据的方向）或者STM32写入flash。命令代码看手册。
2. FLASH内部时序，读写时间较长，通过读取状态寄存器status register->BUSY来判断是否完成。
3. FLASH的写命令和擦除命令之前需要写使能。写完或者擦除完之后需要等待内部时序结束。
4. FLASH的命令代码：

• Write Enable:命令代码0x06    写使能
• Sector erase:命令代码0x20    3个字节的地址（相应扇区的最低地址）    擦除一个扇区的数据
• WriteData:命令代码0x02  3个字节的地址+1个字节的数据   写入数据
• DUMMY:命令代码0x00  在发送完读指令和三个字节的地址后，SPI发送DUMMY，FLASH将返回该地址的一个字节的内容。
• READ Status:命令代码0x05   读FLASH状态，FLASH在收到READ Status命令和DUMMY之后返回的值表示写操作是否完成。
• ReadData:命令代码0x03        3个字节地址      读取数据
• Read JEDEC ID:命令代码0x9f     读取FLASH的ID
• Power down:0xB9 低功耗状态
• Release power down:0xAB 释放低功耗状态

七.编程

根据FLASH通讯特点，可知，在配置好SPI_GPIO，初始化GPIO和SPI结构体之后，需要编写SPI-FLASH的写使能，发送-接收（FLASH状态检查），等待内部时序完成，擦除，写入，读取函数。

• 第一步：写SPI的发送-接收函数。等待TX为1，将数据送到发送移位寄存器，发送出去；等待RXNE为1，将接收移位寄存器中的值读取出来。将接收的数据作为返回值返回。这个函数可以用来SPI读取FLASH内部状态寄存器标志位。
• 第二步：写使能函数。将FLASH写使能。
• 第三步：等待FLASH内部时序完成函数。
• 第四步：FLASH擦除函数。
• 第五步：FLASH的读写函数。
• 第六步：FLASH的ID号读取函数。

八.遇到哪些问题？

1.打印ID号是错误的，0xffffff.往FLASH中写入数据之后，把写入的数据读出来，显示的数据全为0，是不正确的数字。

错误代码如下：

 修改代码：

 程序代码是正确的，但是跑了程序之后仍然显示错误，打印出获得的ID号码是0xffffff,而不是0xef4017。这是为什么呢？

找到解决办法：打印的0Xffffff是FLASH原本的数值。FLASH并没有对SPI的指令作出反应。查看指南者电路原理图，发现SPI1的CS引脚是使用了PC0，不是PA4。还要记得打开GPIOC的时钟。

2.在解决问题1时，不断检查是否是SPI配置有问题，尝试修改代码，但是在调试过程中，使用单步调试，开始直接卡住，无法进行。出现Go to infinite loop when Hard Fault exception occurs （硬件错误）提示，程序进入硬件错误中断。表示可能出现程序访问超出越界，数组溢出，堆栈溢出等错误。问题出在了哪里？

解决办法：发现将两个存储数据的数组放在main函数内程序是无法进行的。必须将数组放在main函数外面。这是为什么，暂时不得而知。