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[RISC-V MCU 应用开发] 第五十三章、CH32V103应用教程——SPI-DMA

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 楼主| RISCVLAR 发表于 2021-1-13 19:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
spi, DMA, ni, IO, ST
本帖最后由 RISCVLAR 于 2021-1-13 19:58 编辑

CH32V103应用教程——SPI-DMA

本章教程主要在SPI全双工模式下使用DMA进行SPI通信实验。

1、SPI简介及相关函数介绍
SPI模块支持使用DMA加快数据通讯速度，可以使用DMA向发送缓冲区填写数据，或者使用DMA从接受缓冲区及时取走数据。DMA会以RXNE和TXE为信号及时取走或发来数据。DMA也可以工作在单工或者加CRC校验的模式。
当SPI控制寄存器2（SPI_CTLR2）上的对应使能位（RXDMAEN位和TXDMAEN位）被置1时，可以启用接收缓冲区DMA或者发送缓冲区DMA。
● 发送数据时，当发送缓冲区为空时（即SPI状态寄存器位TXE=1）发出DMA请求，DMA控制器则写数据至SPI数据寄存器（SPIx_DATAR），TXE标志因此而被清除。
● 接收数据时，当接收缓冲区非空时（即SPI状态寄存器位RXNE=1）发出DMA请求，DMA控制器则从SPI数据寄存器（SPIx_DATAR）读出数据，RXNE标志因此而被清除。
当只使用SPI发送数据时，只需使能SPI的发送DMA通道。此时，因为没有读取收到的数据，SPI状态寄存器（SPIx_STATR）OVR位被置1(译注：软件不必理会这个标志)。
当只使用SPI接收数据时，只需使能SPI的接收DMA通道。
在发送模式下，当DMA已经传输了所有要发送的数据(DMA中断状态寄存器（DMA_INTFR）的TCIF标志变为1（传输完成）)后，可以通过监视BSY标志以确认SPI通信结束，这样可以避免在关闭SPI或进入停止模式时，破坏最后一个数据的传输。因此软件需要先等待TXE=1，然后等待BSY=0。
注：在不连续的通信中，在写数据到SPIx_DATAR的操作与BSY位被置为’1’之间，有2个APB时钟周期的延迟，因此，在写完最后一个数据后需要先等待TXE=1再等待BSY=0。

2、硬件设计
本章教程主要在SPI全双工模式下使用DMA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
本章教程主要在第50章基础上进行，通过使用DMA进行数据发送和接收，具体程序如下：
spi.h文件
复制
  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. void DMA_Tx_Init( DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx, u32 ppadr, u32 memadr, u16 bufsize);
    

  21. void DMA_Rx_Init( DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx, u32 ppadr, u32 memadr, u16 bufsize);
    


  22. 

  23. #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;   //复用推挽输出
    

  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;   //浮空输入
    

  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;  //主机模式
    


  58. 

  59. #elif (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    

  60.     SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;   //从机模式
    


  61. 

  62. #endif
    


  63. 

  64.     SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_16b; //16位数据格式
    

  65.     SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;         //时钟低电平有效
    

  66.     SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;       //数据捕获于第一个时钟沿
    

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

  68.     SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;   //64分频
    

  69.     SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB; //数据传输：LSB
    

  70.     SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;   //CRC计算用到的多项式
    

  71.     SPI_Init( SPI1, &SPI_InitStructure );
    


  72. 

  73. #if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    

  74.     SPI_I2S_DMACmd( SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE );  //SPI1DMA发送通道使能
    

  75.     SPI_I2S_DMACmd( SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE );  //SPI1DMA接收通道使能
    


  76. 

  77. #endif
    


  78. 

  79.     SPI_Cmd( SPI1, ENABLE );
    

  80. }
    


  81. 

  82. /*******************************************************************************
    

  83. * Function Name  : DMA_Tx_Init
    

  84. * Description    : Initializes the SPI1 DMA Channelx configuration.
    

  85. * Input          : DMA_CHx:
    

  86. *                    x can be 1 to 7.
    

  87. *                  ppadr: Peripheral base address.
    

  88. *                  memadr: Memory base address.
    

  89. *                  bufsize: DMA channel buffer size.
    

  90. * Return         : None
    

  91. *******************************************************************************/
    

  92. void DMA_Tx_Init( DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx, u32 ppadr, u32 memadr, u16 bufsize)
    

  93. {
    

  94.     DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    


  95. 

  96.     RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE );
    


  97. 

  98.     DMA_DeInit(DMA_CHx);
    


  99. 

  100.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ppadr;  //外设基地址
    

  101.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = memadr;     //内存基地址
    

  102.     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; //外设作为数据传输的目的地
    

  103.     DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = bufsize;        //DMA缓存大小
    

  104.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //指定外设地址不变。
    

  105.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;          //指定存储器地址递增。
    

  106.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;  //设置外设数据单位
    

  107.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;          //设置存储器数据单位
    

  108.     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;            //设置对应DMA工作模式为正常模式
    

  109.     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;  //设置DMA通道优先级
    

  110.     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //禁止使能DMA存储器到存储器的传输方式
    

  111.     DMA_Init( DMA_CHx, &DMA_InitStructure );     //初始化DMA
    

  112. }
    


  113. 

  114. /*******************************************************************************
    

  115. * Function Name  : DMA_Rx_Init
    

  116. * Description    : Initializes the SPI1 DMA Channelx configuration.
    

  117. * Input          : DMA_CHx:
    

  118. *                    x can be 1 to 7.
    

  119. *                  ppadr; Peripheral base address.
    

  120. *                  memadr: Memory base address.
    

  121. *                  bufsize: DMA channel buffer size.
    

  122. * Return         : None
    

  123. *******************************************************************************/
    

  124. void DMA_Rx_Init( DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx, u32 ppadr, u32 memadr, u16 bufsize )
    

  125. {
    

  126.     DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    


  127. 

  128.     RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE );
    


  129. 

  130.     DMA_DeInit(DMA_CHx);
    


  131. 

  132.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ppadr;
    

  133.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = memadr;
    

  134.     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
    

  135.     DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = bufsize;
    

  136.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    

  137.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    

  138.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    

  139.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    

  140.     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
    

  141.     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    

  142.     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
    

  143.     DMA_Init( DMA_CHx, &DMA_InitStructure );
    

  144. }
spi.c文件主要包括3个函数：SPI_FullDuplex_Init函数、DMA_Tx_Init函数以及DMA_Rx_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。DMA_Tx_Init函数主要进行DMA发送数据初始化配置，DMA_Rx_Init函数主要进行DMA接收数据初始化配置。
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. SPI使用DMA，Master/Slave 模式收发例程：
    

  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 同时使用 DAM 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. * Function Name  : main
    

  27. * Description    : Main program.
    

  28. * Input          : None
    

  29. * Return         : None
    

  30. *******************************************************************************/
    

  31. int main(void)
    

  32. {
    

  33.     u8 i=0,j=0;
    


  34. 

  35.     Delay_Init();
    

  36.     USART_Printf_Init(115200);
    

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


  38. 

  39.     SPI_FullDuplex_Init();  //SPI初始化
    


  40. 

  41. #if (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    

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

  43.     Delay_Ms(1000);
    


  44. 

  45. #endif
    


  46. 

  47. #if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    

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

  49.     Delay_Ms(2000);
    


  50. 

  51.     DMA_Tx_Init( DMA1_Channel3, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)TxData, Size );  //DMA发送通道初始化
    

  52.     DMA_Rx_Init( DMA1_Channel2, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)RxData, Size );  //DMA接收通道初始化
    

  53.     DMA_Cmd( DMA1_Channel3, ENABLE );  //开启DMA1通道3发送数据
    

  54.     DMA_Cmd( DMA1_Channel2, ENABLE );  //开启DMA1通道2接收数据
    


  55. 

  56. #endif
    


  57. 

  58.     while(1)
    

  59.     {
    

  60. #if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    


  61. 

  62.         /* 等待接收通道接收完成和发送通道发送完成 */
    

  63.         while( (!DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2)) &&  (!DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3)) );
    


  64. 

  65.         for( i=0; i<Size; i++ )
    

  66.         {
    

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

  68.         }
    


  69. 

  70. #elif (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    

  71.         while( ( i<Size ) || ( j<Size ))
    

  72.         {
    

  73.             if( i<Size )
    

  74.             {
    

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

  76.                 {
    

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

  78.                     i++;
    

  79.                 }
    

  80.             }
    


  81. 

  82.             if( j<Size )
    

  83.             {
    

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

  85.                 {
    

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

  87.                     j++;
    

  88.                 }
    

  89.             }
    

  90.         }
    


  91. 

  92.         for( i=0; i<Size; i++ )
    

  93.         {
    

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

  95.         }
    


  96. 

  97. #endif
    


  98. 

  99.         while(1);
    

  100.     }
    

  101. }
    


  102.
main.c文件主要进行主机和从机下的数据发送和接收。

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






  

52、SPI-DMA.rar

467.25 KB, 下载次数: 159
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相关帖子
gejigeji521 发表于 2021-2-22 12:01 | 显示全部楼层
这些教程可以打包下载吗
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 楼主| RISCVLAR 发表于 2021-2-22 14:07 | 显示全部楼层
gejigeji521 发表于 2021-2-22 12:01
这些教程可以打包下载吗

目前这些程序还需要点击附件一个个下载，后面可以考虑整合一下放个压缩包
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嵌入小菜菜 发表于 2021-2-23 16:26 | 显示全部楼层
只要是有DMA的地方，外围的资源就跟白给一样，设置好了，就可以了。
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dongnanxibei 发表于 2021-3-13 15:42 | 显示全部楼层
准备认真学一下DMA。
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