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[RISC-V MCU 应用开发] 第五十章、CH32V103应用教程——SPI-全双工通信，软件控制NS...

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 楼主| RISCVLAR 发表于 2021-1-12 19:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
spi, 软件, 控制, 全双工通信, IO
本帖最后由 RISCVLAR 于 2021-1-12 19:23 编辑

CH32V103应用教程——SPI-全双工通信，软件控制NSS模式

本章教程主要在SPI双线全双工模式下进行主从收发实验，并采用软件控制NSS方式。

1、SPI简介及相关函数介绍
关于SPI主从模式下的全双工发送和接收数据，其软件配置过程如下：
1、设置SPI控制寄存器1（SPIx_CTLR1）位6 SPE位置1，启用SPI；
2、在SPI数据寄存器（SPIx_DATAR）中写入第一个要发送的数据，此操作会清除SPI状态寄存器（SPI_SR）位1 TXE标志；
3、当SPI状态寄存器（SPI_SR）位1 TXE标志为1（表示发送缓冲区为空），写入第二个要发送的数据；当SPI状态寄存器（SPI_SR）位0 RXNE标志为1（表示接收缓冲区非空），读SPI数据寄存器（SPIx_DATAR）中的数据并同时清除RXNE标志位。重复上述操作，发送后续数据并同时接收后续数据（n-1个）；
4、等待SPI状态寄存器（SPI_SR）位0 RXNE标志为1（表示接收缓冲区非空），接收最后一个数据；
5、等待SPI状态寄存器（SPI_SR）位1 TXE标志位为1，在位7BSY标志位置0（SPI不在通讯）后关闭SPI模块。

注：也可以在响应RXNE或TXE标志的上升沿产生的中断的处理程序中实现这个过程。

关于CH32V103 SPI具体信息，可参考CH32V103应用手册。SPI标准库函数在第十五章节已介绍，在此不再赘述。

2、硬件设计
本章教程主要进行SPI主从模式下的全双工发送和接收数据，需用到两个开发板，且由于采用全双工模式，因此主设备和从设备均要使用MOSI引脚和MISO引脚以及SCK引脚进行通讯。此处使用外设为SPI1，主设备和从设备MOSI对应引脚均为PA7引脚、MISO对应引脚均为PA6引脚，将主设备PA6、PA7引脚与从设备PA6、PA7引脚一一对应连接起来，此外还需将两个开发板SPI1对应的SCK引脚PA5连接起来。
此外，由于两个开发板需要同时进行上电传输，因此将两个开发板的3.3V引脚和GND引脚进行连接。

3、软件设计
本章教程主要进行SPI主从模式下的全双工发送和接收数据，具体程序如下：
spi.h文件
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  1. #ifndef __SPI_H
    

  2. #define __SPI_H
    


  3. 

  4. #include "ch32v10x_conf.h"
    


  5. 

  6. /* SPI Mode Definition */
    

  7. #define HOST_MODE    0
    

  8. #define SLAVE_MODE   1
    


  9. 

  10. /* SPI Communication Mode Selection */
    

  11. #define SPI_MODE   HOST_MODE
    

  12. //#define SPI_MODE   SLAVE_MODE
    


  13. 

  14. #define  Size  18
    


  15. 

  16. extern u16 TxData[Size];
    

  17. extern u16 RxData[Size];
    


  18. 

  19. void SPI_FullDuplex_Init(void);
    


  20. 

  21. #endif
spi.c文件
复制
  1. #include "spi.h"
    


  2. 

  3. /* Global Variable */
    


  4. 

  5. u16 TxData[Size] = { 0x0101, 0x0202, 0x0303, 0x0404, 0x0505, 0x0606,
    

  6.                      0x1111, 0x1212, 0x1313, 0x1414, 0x1515, 0x1616,
    

  7.                      0x2121, 0x2222, 0x2323, 0x2424, 0x2525, 0x2626 };
    

  8. u16 RxData[Size];
    


  9. 

  10. /*******************************************************************************
    

  11. * Function Name  : SPI_FullDuplex_Init
    

  12. * Description    : Configuring the SPI for full-duplex communication.
    

  13. * Input          : None
    

  14. * Return         : None
    

  15. *******************************************************************************/
    

  16. void SPI_FullDuplex_Init(void)
    

  17. {
    

  18.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    

  19.     SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
    


  20. 

  21.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );
    


  22. 

  23. #if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    

  24.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    

  25.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    

  26.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  27.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
    


  28. 

  29.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    

  30.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    

  31.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
    


  32. 

  33.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    

  34.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    

  35.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  36.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
    


  37. 

  38. #elif (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    

  39.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    

  40.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    

  41.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
    


  42. 

  43.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    

  44.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    

  45.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  46.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
    


  47. 

  48.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    

  49.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    

  50.     GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );
    


  51. 

  52. #endif
    


  53. 

  54.     SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;  //全双工模式
    


  55. 

  56. #if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    

  57.     SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    


  58. 

  59. #elif (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    

  60.     SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;
    


  61. 

  62. #endif
    


  63. 

  64.     SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_16b;
    

  65.     SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    

  66.     SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    

  67.     SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;  //软件控制NSS
    

  68.     SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;
    

  69.     SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB;
    

  70.     SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
    

  71.     SPI_Init( SPI1, &SPI_InitStructure );
    


  72. 

  73.     SPI_Cmd( SPI1, ENABLE );
    

  74. }
    


  75.
spi.c文件主要包括1个函数：SPI_FullDuplex_Init函数。SPI_FullDuplex_Init函数主要进行SPI1全双工通信模式下的主机和从机配置。首先，由于采用全双工通信方式，且采用软件控制NSS引脚，因此需要对主机和从机的SCK引脚、MOSI引脚和MISO引脚进行GPIO初始化配置。此外，还需要进行主机和从机配置，此配置可根据CH32V103应用手册主模式和从模式配置步骤进行，主要对SPI通信的通信方向、主从模式、数据帧大小、时钟极性、时钟相位、NSS引脚使用方式、波特率等进行配置，可对照手册参考标准库函数ch32v10x_spi.c文件中SPI_Init函数进行配置。
main.c文件
复制
  1. /********************************** (C) COPYRIGHT *******************************
    

  2. * File Name          : main.c
    

  3. * Author             : WCH
    

  4. * Version            : V1.0.0
    

  5. * Date               : 2020/04/30
    

  6. * Description        : Main program body.
    

  7. *******************************************************************************/
    


  8. 

  9. #include "debug.h"
    

  10. #include "spi.h"
    

  11. #include "string.h"
    


  12. 

  13. /*
    

  14. *@Note
    

  15. 双线全双工模式，Master/Slave 模式数据收发：
    

  16. Master：SPI1_SCK(PA5)、SPI1_MISO(PA6)、SPI1_MOSI(PA7)。
    

  17. Slave ：SPI1_SCK(PA5)、SPI1_MISO(PA6)、SPI1_MOSI(PA7)。
    


  18. 

  19. 本例程演示 Master 和 Slave 同时全双工收发。
    

  20. 注：两块板子分别下载 Master 和 Slave 程序，同时上电。
    

  21.        硬件连线：PA5 —— PA5
    

  22.             PA6 —— PA6
    

  23.             PA7 —— PA7
    


  24. 

  25. */
    


  26. 

  27. /*******************************************************************************
    

  28. * Function Name  : main
    

  29. * Description    : Main program.
    

  30. * Input          : None
    

  31. * Return         : None
    

  32. *******************************************************************************/
    

  33. int main(void)
    

  34. {
    

  35.     u8 i=0;
    

  36.     u8 j=0;
    

  37.     u8 value;
    


  38. 

  39.     Delay_Init();
    

  40.     USART_Printf_Init(115200);
    

  41.     printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
    


  42. 

  43.     SPI_FullDuplex_Init();
    


  44. 

  45. #if (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    

  46.     printf("Slave Mode\r\n");
    

  47.     Delay_Ms(1000);
    


  48. 

  49. #endif
    


  50. 

  51. #if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    

  52.     printf("Host Mode\r\n");
    

  53.     Delay_Ms(2000);
    


  54. 

  55. #endif
    


  56. 

  57.     while(1)
    

  58.     {
    

  59.         while( ( i<18 ) || ( j<18 ))
    

  60.         {
    

  61.             if( i<18 )
    

  62.             {
    

  63.                 if( SPI_I2S_GetFlagStatus( SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE ) != RESET )
    

  64.                 {
    

  65.                     SPI_I2S_SendData( SPI1, TxData[i] );
    

  66.                     i++;
    

  67.                 }
    

  68.             }
    


  69. 

  70.             if( j<18 )
    

  71.             {
    

  72.                 if( SPI_I2S_GetFlagStatus( SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE ) != RESET )
    

  73.                 {
    

  74.                     RxData[j] = SPI_I2S_ReceiveData( SPI1 );
    

  75.                     j++;
    

  76.                 }
    

  77.             }
    

  78.         }
    


  79. 

  80.         for( i=0; i<18; i++ )
    

  81.         {
    

  82.             printf( "Rxdata:%04x\r\n", RxData[i] );
    

  83.         }
    


  84. 

  85.         //将发送数据与接收数据进行比较，若相同，返回0，不同，则返回1
    

  86.         value = memcmp( TxData, RxData, Size );
    


  87. 

  88.         if( value == 0 )
    

  89.         {
    

  90.             printf( "Same\r\n" );
    

  91.         }
    

  92.         else
    

  93.         {
    

  94.             printf( "Different\r\n" );
    

  95.         }
    


  96. 

  97.         while(1);
    

  98.     }
    

  99. }
    


  100.
main.c文件主要进行主机和从机下的数据发送和接收。并将接收数据与发送数据进行对比，当发送数据与接收数据相同，输出same，若不同，输出different。

4、下载验证
将编译好的程序分别在主机模式和从机模式下下载到两个开发版，并将主机的引脚与从机的引脚一一对应进行连接，开发板上电后，串口打印如下：
主机打印：
图片1.png
从机打印：
图片2.png

   

49、SPI-全双工模式，软件控制NSS.rar

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