嵌入式第三课（SPI篇）

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我是靠谱客的博主标致帆布鞋，最近开发中收集的这篇文章主要介绍嵌入式第三课（SPI篇），觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

从这里开始，我将真实记录我所做项目的一点一滴，从开始，到解决困难。
连续写了两篇博客，终于可以写这个项目是怎样开始的了，前面的都是基础，是大学四年欠下的债，呜呜。。。

我与SPI的故事

- - 1.项目启动(SPI初始化)
  - - NSS_Soft or NSS_Hard
  - 2.SPI发送接收
  - 3.SPI时序和速率的问题

1.项目启动(SPI初始化)

首先这个项目所用的主控也就是SPI的Master是STM32F4探索者，那我就需要准备STM32F4的数据手册，以及正点原子官方提供的SPI实验例程，先看数据手册：

从这里可以看出SPI的三根线分别是PB3，4，5，至于第四根线，CS片选线，之后会提到。
程序源码选择的是正点原子提供的标准例程—库函数版本的实验25 SPI实验：

int main(void)
{ 
	u8 key;
	u16 i=0;
	u8 datatemp[SIZE];
	u32 FLASH_SIZE;
    u16 id = 0;
    
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//ÉèÖÃÏµÍ³ÖÐ¶ÏÓÅÏÈ¼¶·Ö×é2
	delay_init(168);     //³õÊ¼»¯ÑÓÊ±º¯Êý
	uart_init(115200);	//³õÊ¼»¯´®¿Ú²¨ÌØÂÊÎª115200
	LED_Init();					//³õÊ¼»¯LED 
 	LCD_Init();					//LCD³õÊ¼»¯ 
	KEY_Init(); 				//°´¼ü³õÊ¼»¯  
	W25QXX_Init();			//W25QXX³õÊ¼»¯
 	POINT_COLOR=RED; 
	LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");	
	LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"SPI TEST");	
	LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
	LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2014/5/6");	 
	LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY1:Write  KEY0:Read");	//ÏÔÊ¾ÌáÊ¾ÐÅÏ¢		
	while(1)
	{
		id = W25QXX_ReadID();
		if (id == W25Q128 || id == NM25Q128)
			break;
		LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"W25Q128 Check Failed!");
		delay_ms(500);
		LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Please Check!        ");
		delay_ms(500);
		LED0=!LED0;		//DS0ÉÁË¸
	}
	LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"W25Q128 Ready!"); 
	FLASH_SIZE=16*1024*1024;	//FLASH ´óÐ¡Îª16×Ö½Ú
  	POINT_COLOR=BLUE;			//ÉèÖÃ×ÖÌåÎªÀ¶É«	  
	while(1)
	{
		key=KEY_Scan(0);
		if(key==KEY1_PRES)//KEY1°´ÏÂ,Ð´ÈëW25Q128
		{
			LCD_Fill(0,170,239,319,WHITE);//Çå³ý°ëÆÁ    
 			LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Write W25Q128....");
			W25QXX_Write((u8*)TEXT_Buffer,FLASH_SIZE-100,SIZE);		//´Óµ¹ÊýµÚ100¸öµØÖ·´¦¿ªÊ¼,Ð´ÈëSIZE³¤¶ÈµÄÊý¾Ý
			LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"W25Q128 Write Finished!");	//ÌáÊ¾´«ËÍÍê³É
		}
		if(key==KEY0_PRES)//KEY0°´ÏÂ,¶ÁÈ¡×Ö·û´®²¢ÏÔÊ¾
		{
 			LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Start Read W25Q128.... ");
			W25QXX_Read(datatemp,FLASH_SIZE-100,SIZE);					//´Óµ¹ÊýµÚ100¸öµØÖ·´¦¿ªÊ¼,¶Á³öSIZE¸ö×Ö½Ú
			LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"The Data Readed Is:   ");	//ÌáÊ¾´«ËÍÍê³É
			LCD_ShowString(30,190,200,16,16,datatemp);					//ÏÔÊ¾¶Áµ½µÄ×Ö·û´®
		} 
		i++;
		delay_ms(10);
		if(i==20)
		{
			LED0=!LED0;//ÌáÊ¾ÏµÍ³ÕýÔÚÔËÐÐ	
			i=0;
		}		   
	}       
}

在这里我把main.c所有的内容都拿来了，就是为了说明一点，看别人写好的程序的时候，从哪里入手，因为我们要用的是SPI，那首先需要一个初始化吧，看了他所有的初始化，没发现有类似SPI_Init()字样，所以我一个一个点进去看，发现W25QXX_Init()里面，调用了SPI1_Init()，这不就成了吗，先不看别的，直接点进SPI1_Init()，看他是怎样定义以及使用的。

void SPI1_Init(void)
{	 
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;
	
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//Ê¹ÄÜGPIOBÊ±ÖÓ
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);//Ê¹ÄÜSPI1Ê±ÖÓ
 
  //GPIOFB3,4,5³õÊ¼»¯ÉèÖÃ
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;//PB3~5¸´ÓÃ¹¦ÄÜÊä³ö	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//¸´ÓÃ¹¦ÄÜ
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//ÍÆÍìÊä³ö
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//ÉÏÀ
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//³õÊ¼»¯
	
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_SPI1); //PB3¸´ÓÃÎª SPI1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_SPI1); //PB4¸´ÓÃÎª SPI1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_SPI1); //PB5¸´ÓÃÎª SPI1
 
	//ÕâÀïÖ»Õë¶ÔSPI¿Ú³õÊ¼»¯
	RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);//¸´Î»SPI1
	RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,DISABLE);//Í£Ö¹¸´Î»SPI1

	SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //ÉèÖÃSPIµ¥Ïò»òÕßË«ÏòµÄÊý¾ÝÄ£Ê½:SPIÉèÖÃÎªË«ÏßË«ÏòÈ«Ë«¹¤
	SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;		//ÉèÖÃSPI¹¤×÷Ä£Ê½:ÉèÖÃÎªÖ÷SPI
	SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;		//ÉèÖÃSPIµÄÊý¾Ý´óÐ¡:SPI·¢ËÍ½ÓÊÕ8Î»Ö¡½á¹¹
	SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;		//´®ÐÐÍ¬²½Ê±ÖÓµÄ¿ÕÏÐ×´Ì¬Îª¸ßµçÆ½
	SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;	//´®ÐÐÍ¬²½Ê±ÖÓµÄµÚ¶þ¸öÌø±äÑØ£¨ÉÏÉý»òÏÂ½µ£©Êý¾Ý±»²ÉÑù
	SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;		//NSSÐÅºÅÓÉÓ²¼þ£¨NSS¹Ü½Å£©»¹ÊÇÈí¼þ£¨Ê¹ÓÃSSIÎ»£©¹ÜÀí:ÄÚ²¿NSSÐÅºÅÓÐSSIÎ»¿ØÖÆ
	SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;		//¶¨Òå²¨ÌØÂÊÔ¤·ÖÆµµÄÖµ:²¨ÌØÂÊÔ¤·ÖÆµÖµÎª256
	SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;	//Ö¸¶¨Êý¾Ý´«Êä´ÓMSBÎ»»¹ÊÇLSBÎ»¿ªÊ¼:Êý¾Ý´«Êä´ÓMSBÎ»¿ªÊ¼
	SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;	//CRCÖµ¼ÆËãµÄ¶àÏîÊ½
	SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);  //¸ù¾ÝSPI_InitStructÖÐÖ¸¶¨µÄ²ÎÊý³õÊ¼»¯ÍâÉèSPIx¼Ä´æÆ÷
 
	SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); //Ê¹ÄÜSPIÍâÉè

	SPI1_ReadWriteByte(0xff);//Æô¶¯´«Êä		 
}

从这个SPI的初始化中可以看出，和最开始原理图中的一样，他将PB3，4，5复用为SPI1，然后是配置主模式，全双工，每次发送和接收的数据大小为8位（一个字节）。

然后配置时钟相位极性，也就是重要的SPI时序。

在这里插入图片描述

接着是配置NSS信号由软件控制还是硬件控制，在这里我纠结了好久，不懂为什么要区分软硬件控制，那既然提到这个，就浅讲一下：

NSS_Soft or NSS_Hard

SPI_NSS_SOFT ：当SPI配置为在Master的时候，NSS作为普通IO，由用户自己写代码控制片选，可以1主多从。
SPI_NSS_HARD ：当SPI配置为在Master的时候，NSS作为SPI专用IO，由MCU自动控制片选，只能1主1从。

在后面很长一段时间，代码只要是没跑通，我就会怀疑这里是不是有问题，设置了各种的NSS高或者低，都没有用，其实如果是一主一从，这里根本不用管，STM32F4上面SPI1_NSS是PA15，但根本就不需要配置这个引脚。

然后就是设置预分频，高位优先（MSB）还是低位优先（LSB）
最后CRCPolynomial = 7这个是默认的，不用管！不用管！

2.SPI发送接收

SPI发送和接收分两种，这也是我后来才了解到的，正点原子的官方例程中给出的是最常见的一种，收发同时进行：

u8 SPI1_ReadWriteByte(u8 TxData)
{		 			 
 
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET){}//µÈ´ý·¢ËÍÇø¿Õ  
	
	SPI_I2S_SendData(SPI1, TxData); //Í¨¹ýÍâÉèSPIx·¢ËÍÒ»¸öbyte  Êý¾Ý
		
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET){} //µÈ´ý½ÓÊÕÍêÒ»¸öbyte  
 
	return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1); //·µ»ØÍ¨¹ýSPIx×î½ü½ÓÊÕµÄÊý¾Ý	
 		    
}

因为我这块芯片需要发送7字节的指令，然后接收12字节的应答，所以定义三个数组Tx1_buf，Tx2_buf和Rx_buf.

Tx1_buf存放发送的命令，Tx2_buf初始化为12个0xff，由Master发送给Slave来换取应该接收到的应答，Rx_buf用来接收Slave返回的应答。

u8 test_tx1_buf[7] = {0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07};
u8 test_tx2_buf[12] = {0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};

   for(j=0;j<7;j++)			  
      SPI1_ReadWriteByte(test_tx1_buf[j]);
   for(j=0;j<12;j++)
	 {
		 test_rx1_buf[j] = SPI1_ReadWriteByte(test_tx2_buf[j]);	 
	 }
					 
	for(j=1;j<12;j++)
		printf("%c",test_rx1_buf[j]);

代码写到这基本上就差不多了，我心想这不就成了吗，SPI就这？

3.SPI时序和速率的问题

结果通过串口打印出来是12个FF，显然结果是错的，然后就进入了漫长的找问题过程。。。。。

看了半天程序都看不出来有什么问题，决定在时序这个位置找找原因，反正CPOL和CPHA两两组合就只有四种模式，所以就分别都试了一次，发现还是12个FF。

然后又发现在初始化时有预分频SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; STM32F4的时钟主频在168MHZ，256分频后速率只有0.65MHZ，也许是速率太慢导致的，芯片手册上说主设备最高串行时钟频率建议不超过6MHZ，于是设置了32分频，SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_32);想着把速率提上来或许就可以通信，结果还是12个FF，很头疼！！！