1、STM32-SPI（DMA）通信的總結(jié)(庫函數(shù)操作)本文主要由7項(xiàng)內(nèi)容介紹SPI并會在最后附上測試源碼供參考：1. SPI的通信協(xié)議2. SPI通信初始化(以STM32為從機(jī)，LPC1114為主機(jī)介紹)3. SPI的讀寫函數(shù)4. SPI的中斷配置5. SPI的SMA操作6. 測試源碼7. 易出現(xiàn)的問題及原因和解決方法一、 SPI的通信協(xié)議SPI（Serial Peripheral Interface）是一種串行同步通訊協(xié)議，由一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備組成，主設(shè)備啟動一個與從設(shè)備的同步通訊，從而完成數(shù)據(jù)的交換。SPI 接口一般由4根線組成，CS片選信號（有的單片機(jī)上也稱為NSS），SCLK時

2、鐘信號線，MISO數(shù)據(jù)線（主機(jī)輸入從機(jī)輸出），MOSI數(shù)據(jù)線（主機(jī)輸出從機(jī)輸入），CS 決定了唯一的與主設(shè)備通信的從設(shè)備，如沒有CS 信號，則只能存在一個從設(shè)備，主設(shè)備通過產(chǎn)生移位時鐘信號來發(fā)起通訊。通訊時主機(jī)的數(shù)據(jù)由MISO輸入，由MOSI 輸出，輸入的數(shù)據(jù)在時鐘的上升或下降沿被采樣，輸出數(shù)據(jù)在緊接著的下降或上升沿被發(fā)出（具體由SPI的時鐘相位和極性的設(shè)置而決定）。二、 以STM32為例介紹SPI通信1. STM32f103 帶有3個SPI模塊其特性如下：2 SPI 初始化初始化SPI 主要是對SPI要使用到的引腳以及SPI通信協(xié)議中時鐘相位和極性進(jìn)行設(shè)置，其實(shí)STM32的工程師已經(jīng)幫我們做

3、好了這些工作，調(diào)用庫函數(shù)，根據(jù)自己的需要來修改其中的參量來完成自己的配置即可，主要的配置是如下幾項(xiàng)：l 引腳的配置 SPI1的SCLK, MISO ,MOSI分別是PA5，PA6，PA7引腳，這幾個引腳的模式都配置成GPIO_Mode_AF_PP 復(fù)用推挽輸出（關(guān)于GPIO的8種工作模式如不清楚請自己百度，在此不解釋），如果是單主單從，CS引腳可以不配置，都設(shè)置成軟件模式即可。l 通信參數(shù)的設(shè)置1. SPI_Direction_2Lines_FullDuplex把SPI設(shè)置成全雙工通信；2. 在SPI_Mode 里設(shè)置你的模式（主機(jī)或者從機(jī)），3. SPI_DataSize是來設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?/p>

4、格式的SPI_DataSize_8b是指8位數(shù)據(jù)幀格式，也可以設(shè)置為SPI_DataSize_16b,即16位幀格式4. SPI_CPOL和SPI_CPHA是兩個很重要的參數(shù)，是設(shè)置SPI通信時鐘的極性和相位的，一共有四種模式在庫函數(shù)中 CPOL有兩個值SPI_CPOL_High（=1）和SPI_CPOL_Low ( =0).CPHA有兩個值SPI_CPHA_1Edge (=0) 和SPI_CPHA_2Edge（=1）CPOL表示時鐘在空閑狀態(tài)的極性是高電平還是低電平，而CPHA則表示數(shù)據(jù)是在什么時刻被采樣的，手冊中如下：我的程序中主、從機(jī)的這兩位設(shè)置的相同都是設(shè)置成1，即空閑時時鐘是高電平，

5、數(shù)據(jù)在第二個時鐘沿被采樣，實(shí)驗(yàn)顯示數(shù)據(jù)收發(fā)都正常。（要特別注意極性和相位的設(shè)置否則，數(shù)據(jù)傳輸會出現(xiàn)錯位的現(xiàn)象）一般主從機(jī)的這兩個位要設(shè)置的一樣，但是網(wǎng)上也有人說不能設(shè)置成一樣的，在后文中我對主從機(jī)極性和相位的配置的16種情況都做了測試，結(jié)果見下文。 下圖很好的描述了4種模式下的時序狀況引用網(wǎng)友的一句話：“ SPI主模塊和與之通信的外設(shè)備時鐘相位和極性應(yīng)該一致。個人理解這句話有 2層意思：其一，主設(shè)備SPI時鐘和極性的配置應(yīng)該由外設(shè)的從設(shè)備來決定；其二，二者的配置應(yīng)該保持一致，即主設(shè)備的SDO同從設(shè)備的SDO配置一致，主設(shè)備的 SDI同從設(shè)備的SDI配置一致。因?yàn)橹鲝脑O(shè)備是在SCLK的控制下，同

6、時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并通過2個雙向移位寄存器來交換數(shù)據(jù)。 ”5. SPI_BaudRatePrescaler 波特率的設(shè)置這在主機(jī)模式中，這一位的設(shè)置直接決定了通信的傳輸速率，而從機(jī)的設(shè)置不會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩謨灾杏羞@樣一句話：(實(shí)際測試中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)STM32作為從機(jī)時，它對波特率的設(shè)置會影響數(shù)據(jù)的通信，特別是在大數(shù)據(jù)兩傳輸時，當(dāng)主機(jī)SPI時鐘設(shè)置為15M時，STM32從機(jī)如果是2分頻即18M則會在多次傳輸時出現(xiàn)錯誤，我記得在資料中看到過有前輩的經(jīng)驗(yàn)貼說SPI從機(jī)的時鐘設(shè)置不能高于SPI主機(jī)的時鐘設(shè)置，雖然理論上從機(jī)的時鐘設(shè)置不影響SPI通信，但是在試驗(yàn)中我也驗(yàn)證，當(dāng)STM32從機(jī)時鐘設(shè)為4分

7、頻 9M，低于15M時，通信就不會出現(xiàn)問題。所以SPI從機(jī)波特率的設(shè)置最好低于SPI主機(jī)波特率的設(shè)置。)6. SPI_FirstBit 這一位是設(shè)置首先傳輸?shù)母咦止?jié)還是低字節(jié)SPI_FirstBit_MSB 是先傳輸高字節(jié)，SPI_FirstBit_LSB 是先傳輸?shù)妥止?jié)注意在初始化函數(shù)里還有兩項(xiàng)重要的內(nèi)容就是在初始化之前先使能SPI的時鐘和在初始化配置完成后使能SPI。（.初始化配置）三、 SPI的讀寫函數(shù)SPI有一個16位的數(shù)據(jù)寄存器SPI_DR，它對應(yīng)兩個緩沖區(qū)，1個發(fā)送緩沖區(qū)，1個接收緩沖區(qū)，當(dāng)在控制寄存器里SPI_CR1里對DFF位設(shè)置數(shù)據(jù)幀格式為8位時,發(fā)送和接收只用到SPI_DR

8、7:0這8位，15-8位被強(qiáng)制為0，幀格式設(shè)置成16位時全用。讀寫過程在手冊中是這樣描述的：簡而言之，發(fā)送時，可以通過檢測SPI_SR中的TXE位，當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器里有數(shù)據(jù)時，TXE位是0，當(dāng)數(shù)據(jù)全部從數(shù)據(jù)寄存器的發(fā)送緩沖區(qū)傳輸?shù)揭莆患拇嫫鲿rTXE位被置1，這時候可以再往數(shù)據(jù)寄存器里寫入數(shù)據(jù)。可以通過while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) = RESET) 來檢測。 SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) 是庫函數(shù)，可以檢測SPI的一些狀態(tài)位。接收時，可以通過檢測SPI_SR中的R

9、XNE位，當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器里有數(shù)據(jù)時，RXNE位是0，當(dāng)數(shù)據(jù)全部從數(shù)據(jù)寄存器的接收緩沖區(qū)傳輸?shù)揭莆患拇嫫鲿rRXNE位被置1，這時候可以從數(shù)據(jù)寄存器里讀出數(shù)據(jù)。可以通過while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) = RESET);來檢測。源程序如下， SPI 讀寫一個字節(jié)，讀寫一體當(dāng)能成功發(fā)送和接收一個字節(jié)時，發(fā)送數(shù)組數(shù)據(jù)就變的簡單了，只需要一個for循環(huán)，和指針變量的遞增即可。以下僅為參考：（有一點(diǎn)特別注意，從機(jī)數(shù)據(jù)傳輸時要依賴主機(jī)的時鐘，所以主機(jī)在接收從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)時要往從機(jī)發(fā)送啞巴字節(jié)，這個字節(jié)可以自己定義 0xff,0xfe等什

10、么字節(jié)都可以）讀寫分開的函數(shù)：/*Description:spi1通信發(fā)送數(shù)據(jù)*/void SPI_Ecah_Buffer_Send(u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)for(int i = 0; i < NumByteToRead; i+)SPI_Conmunication_SendByte(*pBuffer);pBuffer+;/*Description:spi1通信接收收據(jù)*/void SPI_Buffer_Receive(u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)while (NumByteToRead-) /* while the

11、re is data to be read */*pBuffer = SPI_Conmunication_SendByte (Dummy_Byte);pBuffer+;讀寫一體的函數(shù)/*Description:spi1通信發(fā)送接收讀寫數(shù)據(jù)*/void SPI_Ecah_Buffer_Send(u8* str , u8* pBuffer, u16 NumByteToRead)for(int i = 0; i < NumByteToRead; i+)*str = SPI_Conmunication_SendByte(*pBuffer);pBuffer+;str+;四、 SPI的中斷配置在SP

12、I的SPI_CR2 中可以配置，STM32的SPI的通信一共有8個中斷其中最常用的是如下4個。TXEIE：發(fā)送緩沖區(qū)空中斷使能在發(fā)送過程中，數(shù)據(jù)全部從數(shù)據(jù)寄存器的發(fā)送緩沖區(qū)傳輸?shù)揭莆患拇嫫鲿rTXE位被置1這時如果使能了TXEIE 就會觸發(fā)發(fā)送完成的中斷請求。在中斷服務(wù)函數(shù)里可以做你想做的事情，也可以用一個標(biāo)志位，在外面完成相應(yīng)的操作。(使用中斷時要特別注意，及時的清除中斷標(biāo)志，為下一次能夠觸發(fā)中斷做準(zhǔn)備。而清除中斷的操作可以放在中斷服務(wù)函數(shù)中，或者其他你認(rèn)為何時的地方。)RXNEIE：接收緩沖區(qū)非空中斷使能接收同發(fā)送。TXDMAEN：發(fā)送緩沖區(qū)DMA使能RXDMAEN：接收緩沖區(qū)DMA使能手冊

13、中有這樣一句話，“不能同時設(shè)置TXEIE和TXDMAEN”這一點(diǎn)要特別注意。也就是說如果你在SPI的通信中不用DMA則使能TXEIE的中斷，禁能TXDMAEN的中斷，如果在SPI中使用DMA傳輸，則禁能TXEIE 的中斷，只使能TXDMAEN 的中斷。五、 SPI的DMA操作DMA（Direct Memory Access）直接內(nèi)存存取，直接存儲器存取用來提供在外設(shè)和存儲器之間或者存儲器和存儲器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。無須CPU任何干預(yù)，通過DMA數(shù)據(jù)可以快速地移動。使用DMA最大的特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)傳輸不經(jīng)過CPU這就節(jié)省了CPU的資源，讓CPU能有更多的時間來做其他的事情。SPI的DMA操作，就是在

14、SPI->TXE為1時，會向?qū)?yīng)的DMA通道發(fā)出請求，DMA通道會發(fā)出應(yīng)答信號，SPI收到應(yīng)答信號后撤銷請求信號，DMA撤銷應(yīng)答信號，并把內(nèi)存值裝入SPI_DR的發(fā)送緩區(qū)，SPI的傳送開始。DMA的初始化DMA_PeripheralBaseAddr是值外設(shè)數(shù)據(jù)的地址，用SPI1故DMA外設(shè)地址對應(yīng)的是SPI1_DR_Addr,DMA_MemoryBaseAddr是內(nèi)存地址，它的值可以使，你要發(fā)送的數(shù)據(jù)所存放的數(shù)組的名，因?yàn)閿?shù)組名代表的是數(shù)組數(shù)據(jù)存放的首地址，在SPI-DMA的發(fā)送中可以理解為把DMATX數(shù)組里的數(shù)據(jù)傳送到SPI1_DR_AddrDMA_DIR 是指數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍渲蛋l(fā)送

15、時其值為DMA_DIR_PeripheralDST 即外設(shè)是目的地，方向是DMATX> SPI1_DR_Addr,在接受收時其值為DMA_DIR_PeripheralSRC，即外設(shè)是數(shù)據(jù)的來源，傳輸方向是 SPI1_DR_Addr>用戶指定的數(shù)據(jù)存儲數(shù)組。DMA_BufferSize 用來設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)的個數(shù)，在STM32的DMA中其值的范圍是065536.DMA_Mode 指 DMA的傳輸模式 DMA_Mode_Normal為正常工作模式DMA_Mode_Circular 是循環(huán)工作模式，這里對循環(huán)模式的解釋我認(rèn)為有位網(wǎng)友解釋的很不錯如下：“循環(huán)的意思是指DMA的傳輸數(shù)量計(jì)數(shù)器會重

16、置初值，由于DMA每傳一個數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)量計(jì)數(shù)器減一，只有在傳輸數(shù)量計(jì)數(shù)器的值不為零時，才會響應(yīng)請求。在循環(huán)模式下，當(dāng)傳輸計(jì)數(shù)器的值減為0后，會重新裝載；而內(nèi)存（緩存）地址則不管循環(huán)非循環(huán)模式，都會在每次傳輸完成后重置為基地址。所以，如果我們把DMA設(shè)置會正常模式，那么在下次傳輸前，只需對DMA的傳輸數(shù)量計(jì)數(shù)器重新寫入就行。循環(huán)模式一般用于數(shù)據(jù)更新，比如ADC采用需要不停更新數(shù)據(jù)。”在初始化完成之后要開啟DMA的中斷，在我的程序中開啟的是DMA傳輸完成中斷。DMA傳輸有3個中斷標(biāo)志位，常用的是傳輸完成的中斷。如下：這樣在傳輸完設(shè)定的數(shù)據(jù)個數(shù)之后就會觸發(fā)傳輸完成的中斷，用戶可以再中斷服務(wù)函數(shù)中，進(jìn)

17、行相應(yīng)的操作，有一點(diǎn)特別注意，就是要及時清除中斷標(biāo)志位，為下次能夠正常觸發(fā)中斷做準(zhǔn)備。在我的中斷服務(wù)函數(shù)中有一個標(biāo)志位SpiCommon,被置1后再中斷之外進(jìn)行其他的處理，同時調(diào)用DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC2)來及時清除中斷標(biāo)志。在進(jìn)行DMA的數(shù)據(jù)傳輸時要先禁能DMA的通道，重置傳輸數(shù)據(jù)個數(shù)的值，數(shù)據(jù)的存儲位置等，再使能DMA的通道，等待DMA的傳輸完成。我的操作時這樣的，先往DMATX里寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后如下這樣可能有一點(diǎn)不好的地方，因?yàn)橹桓淖兞薙piTXSize的值，卻又重新執(zhí)行了DMATXInit() 函數(shù)，可能此處能夠再改善一下。六 測試中出現(xiàn)的

18、問題及原因和解決方法l 示波器觀察主機(jī)能夠產(chǎn)生正確的時鐘，主機(jī)輸出引腳也能產(chǎn)生正確的數(shù)據(jù)，但是從機(jī)不能接受數(shù)據(jù)。可能原因：1. 從機(jī)的接收中斷配置不正確，或者沒有打開相應(yīng)的中斷。2. 在從機(jī)中TXEIE的中斷和TXDMAEN的中斷都被使能，手冊中說，這兩個中斷只能使能1個.l 從機(jī)能接收數(shù)據(jù)，但是接收的數(shù)據(jù)亂碼可能原因：1. 主從機(jī)的時鐘相位和極性的配置導(dǎo)致的，關(guān)于這一點(diǎn)想做一下說明，網(wǎng)上有人說，主從機(jī)時鐘的相位和極性要配置的一樣，也有人說不能配置的一樣，而我對于主從機(jī)的相位和極性的16種組合情況全做了試驗(yàn)，結(jié)果如下：(主機(jī)LPC1114的SPI1從機(jī)STM32的SPI1) （表示能正常通信） 主 從通信CPOLCPHACPOLCPHA00000001亂碼（左移1位）0010亂碼0011亂碼0100亂碼0101亂碼01100111亂碼100010011010亂碼1011亂碼1100亂碼1101亂碼11101111（當(dāng)然可