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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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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
#ifndef __SPI_H
#define __SPI_H

#include "ch32v10x_conf.h"

/* SPI Mode Definition */
#define HOST_MODE    0
#define SLAVE_MODE   1

/* SPI Communication Mode Selection */
#define SPI_MODE   HOST_MODE
//#define SPI_MODE   SLAVE_MODE

#define  Size  18

extern u16 TxData[Size];
extern u16 RxData[Size];

void SPI_FullDuplex_Init(void);

#endif
spi.c文件
#include "spi.h"

/* Global Variable */

u16 TxData[Size] = { 0x0101, 0x0202, 0x0303, 0x0404, 0x0505, 0x0606,
                     0x1111, 0x1212, 0x1313, 0x1414, 0x1515, 0x1616,
                     0x2121, 0x2222, 0x2323, 0x2424, 0x2525, 0x2626 };
u16 RxData[Size];

/*******************************************************************************
* Function Name  : SPI_FullDuplex_Init
* Description    : Configuring the SPI for full-duplex communication.
* Input          : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void SPI_FullDuplex_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );

#if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

#elif (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

#endif

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

#if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;

#elif (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;

#endif

    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_16b;
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;  //软件控制NSS
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB;
    SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
    SPI_Init( SPI1, &SPI_InitStructure );

    SPI_Cmd( SPI1, ENABLE );
}

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
/********************************** (C) COPYRIGHT *******************************
* File Name          : main.c
* Author             : WCH
* Version            : V1.0.0
* Date               : 2020/04/30
* Description        : Main program body.
*******************************************************************************/

#include "debug.h"
#include "spi.h"
#include "string.h"

/*
*@Note
双线全双工模式,Master/Slave 模式数据收发:
Master:SPI1_SCK(PA5)、SPI1_MISO(PA6)、SPI1_MOSI(PA7)。
Slave :SPI1_SCK(PA5)、SPI1_MISO(PA6)、SPI1_MOSI(PA7)。

本例程演示 Master 和 Slave 同时全双工收发。
注:两块板子分别下载 Master 和 Slave 程序,同时上电。
       硬件连线:PA5 —— PA5
            PA6 —— PA6
            PA7 —— PA7

*/

/*******************************************************************************
* Function Name  : main
* Description    : Main program.
* Input          : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
int main(void)
{
    u8 i=0;
    u8 j=0;
    u8 value;

    Delay_Init();
    USART_Printf_Init(115200);
    printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

    SPI_FullDuplex_Init();

#if (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    printf("Slave Mode\r\n");
    Delay_Ms(1000);

#endif

#if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    printf("Host Mode\r\n");
    Delay_Ms(2000);

#endif

    while(1)
    {
        while( ( i<18 ) || ( j<18 ))
        {
            if( i<18 )
            {
                if( SPI_I2S_GetFlagStatus( SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE ) != RESET )
                {
                    SPI_I2S_SendData( SPI1, TxData[i] );
                    i++;
                }
            }

            if( j<18 )
            {
                if( SPI_I2S_GetFlagStatus( SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE ) != RESET )
                {
                    RxData[j] = SPI_I2S_ReceiveData( SPI1 );
                    j++;
                }
            }
        }

        for( i=0; i<18; i++ )
        {
            printf( "Rxdata:%04x\r\n", RxData[i] );
        }

        //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
        value = memcmp( TxData, RxData, Size );

        if( value == 0 )
        {
            printf( "Same\r\n" );
        }
        else
        {
            printf( "Different\r\n" );
        }

        while(1);
    }
}

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:
从机打印:

   

49、SPI-全双工模式,软件控制NSS.rar

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