ARM微控制器與嵌入式系統(tǒng) 課件 28 STM32-SPI

ARM微控制器與嵌入式系統(tǒng)

STM32-SPI主講人：景妮琴北京電子科技職業(yè)學(xué)院內(nèi)容STM32的SPISPI框圖SPI通訊SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI庫(kù)函數(shù)STM32的SPISPI接口提供兩個(gè)主要功能，支持SPI協(xié)議或I2S音頻協(xié)議。串行外設(shè)接口(SPI)可與外部器件進(jìn)行半雙工/全雙工的同步串行通信。主模式或從模式操作，8個(gè)主模式波特率預(yù)分頻器（最大值為fPCLK/2），從模式頻率（最大值為fPCLK/2）,可為外部從器件提供通信時(shí)鐘

(SCK)該接口還能夠在多主模式配置下工作8位或16位傳輸幀格式選擇可編程的時(shí)鐘極性和相位可編程的數(shù)據(jù)順序，最先移位MSB或LSB可觸發(fā)中斷的專用發(fā)送和接收標(biāo)志通訊引腳時(shí)鐘控制邏輯數(shù)據(jù)控制邏輯整體控制邏輯STM32的SPI框圖STM32芯片有多個(gè)SPI外設(shè)，它們的SPI通訊信號(hào)引出到不同的GPIO引腳上，使用時(shí)必須配置到這些指定的引腳，以《STM32F4xx規(guī)格書》為準(zhǔn)。引腳SPI編號(hào)SPI1SPI2SPI3SPI4SPI5SPI6MOSIPA7/PB5PB15/PC3/PI3PB5/PC12/PD6PE6/PE14PF9/PF11PG14MISOPA6/PB4PB14/PC2/PI2PB4/PC11PE5/PE13PF8/PH7PG12SCKPA5/PB3PB10/PB13/PD3PB3/PC10PE2/PE12PF7/PH6PG13NSSPA4/PA15PB9/PB12/PI0PA4/PA15PE4/PE11PF6/PH5PG8

其中SPI1、SPI4、SPI5、SPI6是APB2上的設(shè)備，最高通信速率達(dá)42Mbtis/s，SPI2、SPI3是APB1上的設(shè)備，最高通信速率為21Mbits/s。其它功能上沒(méi)有差異。SPI的SPI通訊引腳SCK線的時(shí)鐘信號(hào)，由波特率發(fā)生器根據(jù)“控制寄存器CR1”中的BR[0:2]位控制，該位是對(duì)fpclk時(shí)鐘的分頻因子，對(duì)fpclk的分頻結(jié)果就是SCK引腳的輸出時(shí)鐘頻率BR[0:2]分頻結(jié)果(SCK頻率)BR[0:2]分頻結(jié)果(SCK頻率)000fpclk/2100fpclk/32001fpclk/4101fpclk/64010fpclk/8110fpclk/128011fpclk/16111fpclk/256其中的fpclk頻率是指SPI所在的APB總線頻率，APB1為fpclk1，APB2為fpckl2。SPI的時(shí)鐘控制邏輯SPI的MOSI及MISO都連接到數(shù)據(jù)移位寄存器上，數(shù)據(jù)移位寄存器的數(shù)據(jù)來(lái)源來(lái)源于接收緩沖區(qū)及發(fā)送緩沖區(qū)。通過(guò)寫SPI的“數(shù)據(jù)寄存器DR”把數(shù)據(jù)填充到發(fā)送緩沖區(qū)中。通過(guò)讀“數(shù)據(jù)寄存器DR”，可以獲取接收緩沖區(qū)中的內(nèi)容。其中數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度可以通過(guò)“控制寄存器CR1”的“DFF位”配置成8位及16位模式；配置“LSBFIRST位”可選擇MSB先行還是LSB先行。SPI的數(shù)據(jù)控制邏輯整體控制邏輯負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)SPI外設(shè)，控制邏輯的工作模式根據(jù)“控制寄存器(CR1/CR2)”的參數(shù)而改變，基本的控制參數(shù)包括前面提到的SPI模式、波特率、LSB先行、主從模式、單雙向模式等等。在外設(shè)工作時(shí)，控制邏輯會(huì)根據(jù)外設(shè)的工作狀態(tài)修改“狀態(tài)寄存器(SR)”，只要讀取狀態(tài)寄存器相關(guān)的寄存器位，就可以了解SPI的工作狀態(tài)了。除此之外，控制邏輯還根據(jù)要求，負(fù)責(zé)控制產(chǎn)生SPI中斷信號(hào)、DMA請(qǐng)求及控制NSS信號(hào)線。實(shí)際應(yīng)用中，一般不使用STM32SPI外設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)NSS信號(hào)線，而是更簡(jiǎn)單地使用普通的GPIO，軟件控制它的電平輸出，從而產(chǎn)生通訊起始和停止信號(hào)。SPI的整體控制邏輯通訊過(guò)程跟其它外設(shè)一樣，STM32標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了SPI初始化結(jié)構(gòu)體及初始化函數(shù)來(lái)配置SPI外設(shè)。初始化結(jié)構(gòu)體及函數(shù)定義在庫(kù)文件“stm32f4xx_spi.h”及“stm32f4xx_spi.c”中，編程時(shí)我們可以結(jié)合這兩個(gè)文件內(nèi)的注釋使用或參考庫(kù)幫助文檔。SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI_Direction：設(shè)置SPI為單向或雙向的數(shù)據(jù)模式可設(shè)置為：雙線全雙工(SPI_Direction_2Lines_FullDuplex)，雙線只接收(SPI_Direction_2Lines_RxOnly)，單線只接收(SPI_Direction_1Line_Rx)、單線只發(fā)送模式(SPI_Direction_1Line_Tx)。SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI_Mode：設(shè)置SPI工作模式主機(jī)模式(SPI_Mode_Master)從機(jī)模式(SPI_Mode_Slave)這兩個(gè)模式的最大區(qū)別為SPI的SCK信號(hào)線的時(shí)序，SCK的時(shí)序是由通訊中的主機(jī)產(chǎn)生的。若被配置為從機(jī)模式，STM32的SPI外設(shè)將接受外來(lái)的SCK信號(hào)。SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI_DataSize：選擇SPI通訊的數(shù)據(jù)幀大小4位（SPI_DataSize_4b）8位(SPI_DataSize_8b)16位(SPI_DataSize_16b)SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI_CPOL：配置SPI的時(shí)鐘極性CPOL高電平(SPI_CPOL_High)低電平(SPI_CPOL_Low)SPI_CPHA：配置時(shí)鐘相位CPHASPI_CPHA_1Edge(在SCK的奇數(shù)邊沿采集數(shù)據(jù))

SPI_CPHA_2Edge

(在SCK的偶數(shù)邊沿采集數(shù)據(jù))

SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI_NSS：配置NSS引腳的使用模式硬件模式(SPI_NSS_Hard

)，這時(shí)SPI片選信號(hào)由SPI硬件自動(dòng)產(chǎn)生軟件模式(SPI_NSS_Soft

)，外部引腳控制。實(shí)際中軟件模式應(yīng)用比較多。SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI_BaudRatePrescaler：設(shè)置波特率分頻因子，分頻后的時(shí)鐘即為SPI的SCK信號(hào)線的時(shí)鐘頻率?？稍O(shè)置為fpclk的2、4、6、8、16、32、64、128、256分頻。SPI_InitStruct.SPI_BaudRatePrescaler=SPI_BaudRatePrescaler_32;SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI_FirstBit：設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸從MSB開始還是LSB開始MSB先行：SPI_FirstBit_MSBLSB先行：SPI_FirstBit_LSBSPI_InitStruct.SPI_FirstBit=SPI_FirstBit_MSB;SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI_CRCPolynomial：這是SPI的CRC校驗(yàn)中的多項(xiàng)式，若我們使用CRC校驗(yàn)時(shí)，就使用這個(gè)成員的參數(shù)(多項(xiàng)式)，來(lái)計(jì)算CRC的值。配置完這些結(jié)構(gòu)體成員后，要調(diào)用SPI_Init函數(shù)把這些參數(shù)寫入到寄存器中，實(shí)現(xiàn)SPI的初始化，然后調(diào)用SPI_Cmd來(lái)使能SPI外設(shè)SPI初始化結(jié)構(gòu)體SPI的庫(kù)函數(shù)SPI_InitVoidSPI_Init(SPI_TypeDef*SPIx,SPI_InitTypeDef*SPI_InitStruct)功能：根據(jù)SPI_InitStruct中的參數(shù)初始化外設(shè)SPIx的寄存器。SPI_Init(SPI1,&SPI_InitStruct);SPI的庫(kù)函數(shù)SPI_CmdvoidSPI_Cmd(SPI_TypeDef*SPIx,FunctionalStateNewState);功能：使能或失能指定的SPI外設(shè)SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);SPI的庫(kù)函數(shù)SPI_I2S_ITConfigvoidSPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef*SPIx,uint8_tSPI_I2S_IT,FunctionalStateNewState);功能：使能或失能指定的SPI/I2S中斷SPI_I2S_IT可取的值：SPI_I2S_IT_TXE(發(fā)送緩存空中斷屏蔽),SPI_I2S_IT_RXNE（接收緩存非空中斷屏蔽）,SPI_I2S_IT_ERR（錯(cuò)誤中斷屏蔽）SPI的庫(kù)函數(shù)SPI_I2S_SendDatavoidSPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef*SPIx,uint16_tData);功能：通過(guò)外設(shè)SPIx發(fā)送數(shù)據(jù)SPI_I2S_SendData(SPI1,0x55);SPI的庫(kù)函數(shù)SPI_I2S_ReceiveDatauint16_tSPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef*SPIx);功能：返回通過(guò)外設(shè)SPIx最新接收的數(shù)據(jù)temp=SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);SPI的庫(kù)函數(shù)SPI_I2S_GetFlagStatusFlagStatusSPI_I2S_GetFlagStatus(SPI_TypeDef*SPIx,uint16_tSPI_I2S_FLAG);功能：檢查指定的SPI/I2S標(biāo)志位設(shè)置與否SPI_I2S_FLAG可取的值：

SPI_I2S_FLAG_TXE:發(fā)送緩存空標(biāo)志位SPI_I2S_FLAG_RXNE:接收緩存非空標(biāo)志位while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET);while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET);SPI的庫(kù)函數(shù)SPI_I2S_ClearFlagvoidSPI_I2S_ClearFlag(SPI_TypeDef*SPIx,uint16_tSPI_I2S_FLAG);功能：清除指定的SPI/I2S標(biāo)志位SPI_I2S_FLAG可取的值：

SPI_I2S_FLAG_TXE:發(fā)送緩存空標(biāo)志位SPI_I2S_FLAG_RXNE:接收緩存非空標(biāo)志位SPI的