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[技术问答] 【又换MCU】越来越好用系列，新塘031 SPI PDMA通信。

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 楼主| 呐咯密密 发表于 2021-7-5 16:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
通信, pd, MCU, DMA, spi, 新塘
[url=home.php?mod=space&uid=760190]@21小跑堂 #申请原创#[/url]
开篇废话
依旧是开篇的逼逼叨叨。
自从上周换了新塘的M031，现在对这个MCU真的喜欢，写代码巨舒适，简单快速就能上手。上周写了入门的UART的DMA，今天来搞一个SPI 的DMA通信，实用的外设，咱一个都不能少。
M031 SPI概述
SPI接口是全双工同步串行数据通讯接口，可做为主机或从机，用 4 线双向通讯。 M031 包含 1 组 SPI控制器，用于对从外围设备接收到的数据执行串并转换，并对发送到外围设备的数据进行并串转换。 每个SPI控制器可以配置为主设备或从设备，并支持PDMA功能存取数据缓冲区。 每个SPI控制器还支持I2S模式来连接外部音频编解码器。
特征：
– 1组 SPI 控制器
– 支持主机模式和从机模式
– 传输位长可为 8 ~ 32位
– 提供独立的4级32位（或8级16位）收发FIFO缓存，实际数据位长由SPI的设置决定
– 支持高位优先（MSB）或低位优先(LSB)时序
– 支持字节重排功能
– 支持字节或字暂停模式
– 总线时钟主机模式最高可到24 MHz ，从机模式最高可到16 MHz (当芯片工作在 VDD =1.8~3.6V)
– 支持一数据通道半双工传输
– 支持只接收模式
– 支持 PDMA 传输
框图
1476560e2b71957933.png
代码片
时钟以及GPIO初始化
复制
  1. void SYS_Init(void)
    

  2. {
    


  3. 

  4.     /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    

  5.     /* Init System Clock                                                                                       */
    

  6.     /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    

  7.     /* Unlock protected registers */
    

  8.     SYS_UnlockReg();
    


  9. 

  10.     /* Enable HIRC clock (Internal RC 48MHz) */
    

  11.     CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCTL_HIRCEN_Msk);
    


  12. 

  13.     /* Wait for HIRC clock ready */
    

  14.     CLK_WaitClockReady(CLK_STATUS_HIRCSTB_Msk);
    


  15. 

  16.     /* Select HCLK clock source as HIRC and HCLK source divider as 1 */
    

  17.     CLK_SetHCLK(CLK_CLKSEL0_HCLKSEL_HIRC, CLK_CLKDIV0_HCLK(1));
    


  18. 

  19.     /* Set both PCLK0 and PCLK1 as HCLK */
    

  20.     CLK->PCLKDIV = CLK_PCLKDIV_APB0DIV_DIV1 | CLK_PCLKDIV_APB1DIV_DIV1;
    


  21. 

  22.     /* Select IP clock source */
    

  23.     /* Select UART0 clock source is HIRC */
    

  24.     CLK_SetModuleClock(UART0_MODULE, CLK_CLKSEL1_UART0SEL_HIRC, CLK_CLKDIV0_UART0(1));
    

  25.     /* Select UART1 clock source is HIRC */
    

  26.     CLK_SetModuleClock(UART1_MODULE, CLK_CLKSEL1_UART1SEL_HIRC, CLK_CLKDIV0_UART1(1));
    

  27.     /* Select PCLK1 as the clock source of SPI0 */
    

  28.     CLK_SetModuleClock(SPI0_MODULE, CLK_CLKSEL2_SPI0SEL_PCLK1, MODULE_NoMsk);
    

  29.         
    

  30.     /* Enable UART0 peripheral clock */
    

  31.     CLK_EnableModuleClock(UART0_MODULE);
    

  32.     /* Enable UART1 peripheral clock */
    

  33.     CLK_EnableModuleClock(UART1_MODULE);
    

  34.     /* Enable PDMA module clock */
    

  35.     CLK_EnableModuleClock(PDMA_MODULE);
    

  36.     /* Enable SPI0 peripheral clock */
    

  37.     CLK_EnableModuleClock(SPI0_MODULE);
    

  38.         
    

  39.     /* Update System Core Clock */
    

  40.     /* User can use SystemCoreClockUpdate() to calculate PllClock, SystemCoreClock and CycylesPerUs automatically. */
    

  41.     SystemCoreClockUpdate();
    


  42. 

  43.     /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    

  44.     /* Init I/O Multi-function                                                                                 */
    

  45.     /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    


  46. 

  47.     /* Set PB multi-function pins for UART0 RXD=PB.12 and TXD=PB.13 */
    

  48.     SYS->GPB_MFPH = (SYS->GPB_MFPH & ~(SYS_GPB_MFPH_PB12MFP_Msk | SYS_GPB_MFPH_PB13MFP_Msk))    |       \
    

  49.                     (SYS_GPB_MFPH_PB12MFP_UART0_RXD | SYS_GPB_MFPH_PB13MFP_UART0_TXD);
    


  50. 

  51.     /* Set PB multi-function pins for UART1 RXD(PB.2) and TXD(PB.3) */
    

  52.     SYS->GPB_MFPL = (SYS->GPB_MFPL & ~(SYS_GPB_MFPL_PB2MFP_Msk | SYS_GPB_MFPL_PB3MFP_Msk))    |       \
    

  53.                     (SYS_GPB_MFPL_PB2MFP_UART1_RXD | SYS_GPB_MFPL_PB3MFP_UART1_TXD);
    


  54. 

  55.     /* Setup SPI0 multi-function pins */
    

  56.     /* PA.3 is SPI0_SS,   PA.2 is SPI0_CLK,
    

  57.        PA.1 is SPI0_MISO, PA.0 is SPI0_MOSI*/
    

  58.     SYS->GPA_MFPL = (SYS->GPA_MFPL & ~(SYS_GPA_MFPL_PA3MFP_Msk |
    

  59.                                        SYS_GPA_MFPL_PA2MFP_Msk |
    

  60.                                        SYS_GPA_MFPL_PA1MFP_Msk |
    

  61.                                        SYS_GPA_MFPL_PA0MFP_Msk)) |
    

  62.                     (SYS_GPA_MFPL_PA3MFP_SPI0_SS |
    

  63.                      SYS_GPA_MFPL_PA2MFP_SPI0_CLK |
    

  64.                      SYS_GPA_MFPL_PA1MFP_SPI0_MISO |
    

  65.                      SYS_GPA_MFPL_PA0MFP_SPI0_MOSI);
    

  66.                                          
    

  67.     /* Lock protected registers */
    

  68.     SYS_LockReg();
    

  69. }
    


  70.
依据新塘的代码风格，系统的初始化被安排在SYS_Init（）中完成所有的系统时钟和各个外设时钟的初始化，在初始化时钟之后初始化外设的引脚，设置各种复用，这里初始化了UART0 和 UART1的外设以及SPI0的外设。因为采用自动的NSS，所以这里将NSS的引脚也复用。
SPI初始化
复制
  1. void SPI_Init(void)
    

  2. {
    

  3.     /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    

  4.     /* Init SPI                                                                                                */
    

  5.     /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
    

  6.     /* Configure as a master, clock idle low, 32-bit transaction, drive output on falling clock edge and latch input on rising edge. */
    

  7.     /* Set IP clock divider. SPI clock rate = 2 MHz */
    

  8.     SPI_Open(SPI0, SPI_MASTER, SPI_MODE_0, 8, SPI_CLK_FREQ);
    


  9. 

  10.     /* Enable the automatic hardware slave select function. Select the SS pin and configure as low-active. */
    

  11.         SPI_EnableAutoSS(SPI0, SPI_SS, SPI_SS_ACTIVE_LOW);
    

  12. }
SPI的初始化依旧是两个函数。
第一个SPI_Open（SPI_T *spi,
                  uint32_t u32MasterSlave,
                  uint32_t u32SPIMode,
                  uint32_t u32DataWidth,
                  uint32_t u32BusClock)）；
内置5个参数，
SPI_T *spi：选定开启的SPI口。我们选择SPI0。
uint32_t u32MasterSlave：选择主模式或者从模式。这里选择主模式。
uint32_t u32SPIMode：选择SPI的模式，这里有4个待选参数，主要是确定SPI的空闲电平，在上升沿还是下降沿读取数据，在第几个沿读数据等，这个在每个MCU都有该配置，只是M031这里做了一个集合。下图为四个可选参数。
8645760e2bbaae2070.png
下面给一张控制SPI设备的各个寄存器值设定图，
2306660e2bc8ae825a.png
我这里选择SPI_MODE_0，即：将SPI时钟的空闲状态设为低电平，选择数据在SPI总线时钟的下降沿传输，选择数据在SPI总线时钟的上升沿锁存。
uint32_t u32DataWidth：为数据宽度，可在8-32位之间选择，我这里选择最低的8位，这个是比较常见的数据。
uint32_t u32BusClock：设置SPI的时钟，最大24MHz。


第二个函数为SPI_EnableAutoSS(SPI0, SPI_SS, SPI_SS_ACTIVE_LOW);设置硬件使能，自动从机选择功能。如果无需自动从选，可使用SPI_DisableAutoSS（SPI0）；进行屏蔽，此时可任选一个通用IO控制从选信号。
SPI读写数据：
复制
  1.  /* Write to TX register */
    

  2.         SPI_WRITE_TX(SPI0, 0x50650F);
    

  3.         /* Check SPI0 busy status */
    

  4.         while(SPI_IS_BUSY(SPI0));
    

  5.         i32Err = SPI_READ_RX(SPI0);       
SPI_WRITE_TX（）进行SPI数据的发送，在等待发送完成后用SPI_READ_RX（）进行读数据便可完成一次完整的SPI数据读写。
PDMA设置
复制
  1. void SPI_DMAInit(void)
    

  2. {
    

  3.     /* Reset PDMA module */
    

  4.     SYS_ResetModule(PDMA_RST);
    


  5. 

  6.     /* Enable PDMA channels */
    

  7.     PDMA_Open(PDMA, SPI_OPENED_CH);
    


  8. 

  9.     /*=======================================================================
    

  10.       SPI master PDMA TX channel configuration:
    

  11.       -----------------------------------------------------------------------
    

  12.         Word length = 32 bits
    

  13.         Transfer Count = DATA_COUNT
    

  14.         Source = g_au32MasterToSlaveTestPattern
    

  15.         Source Address = Incresing
    

  16.         Destination = SPI0->TX
    

  17.         Destination Address = Fixed
    

  18.         Burst Type = Single Transfer
    

  19.     =========================================================================*/
    

  20.     /* Set transfer width (32 bits) and transfer count */
    

  21.     PDMA_SetTransferCnt(PDMA, SPI_MASTER_TX_DMA_CH, PDMA_WIDTH_8, DATA_COUNT);
    

  22.     /* Set source/destination address and attributes */
    

  23.     PDMA_SetTransferAddr(PDMA, SPI_MASTER_TX_DMA_CH, (uint32_t)SPI_TX, PDMA_SAR_INC, (uint32_t)&SPI0->TX, PDMA_DAR_FIX);
    

  24.     /* Set request source; set basic mode. */
    

  25.     PDMA_SetTransferMode(PDMA, SPI_MASTER_TX_DMA_CH, PDMA_SPI0_TX, FALSE, 0);
    

  26.     /* Single request type. SPI only support PDMA single request type. */
    

  27.     PDMA_SetBurstType(PDMA, SPI_MASTER_TX_DMA_CH, PDMA_REQ_SINGLE, 0);
    

  28.     /* Disable table interrupt */
    

  29.     PDMA->DSCT[SPI_MASTER_TX_DMA_CH].CTL |= PDMA_DSCT_CTL_TBINTDIS_Msk;
    


  30. 

  31.     /*=======================================================================
    

  32.       SPI master PDMA RX channel configuration:
    

  33.       -----------------------------------------------------------------------
    

  34.         Word length = 32 bits
    

  35.         Transfer Count = DATA_COUNT
    

  36.         Source = SPI0->RX
    

  37.         Source Address = Fixed
    

  38.         Destination = g_au32MasterRxBuffer
    

  39.         Destination Address = Increasing
    

  40.         Burst Type = Single Transfer
    

  41.     =========================================================================*/
    

  42.     /* Set transfer width (32 bits) and transfer count */
    

  43.     PDMA_SetTransferCnt(PDMA, SPI_MASTER_RX_DMA_CH, PDMA_WIDTH_8, DATA_COUNT);
    

  44.     /* Set source/destination address and attributes */
    

  45.     PDMA_SetTransferAddr(PDMA, SPI_MASTER_RX_DMA_CH, (uint32_t)&SPI0->RX, PDMA_SAR_FIX, (uint32_t)SPI_RX, PDMA_DAR_INC);
    

  46.     /* Set request source; set basic mode. */
    

  47.     PDMA_SetTransferMode(PDMA, SPI_MASTER_RX_DMA_CH, PDMA_SPI0_RX, FALSE, 0);
    

  48.     /* Single request type. SPI only support PDMA single request type. */
    

  49.     PDMA_SetBurstType(PDMA, SPI_MASTER_RX_DMA_CH, PDMA_REQ_SINGLE, 0);
    

  50.     /* Disable table interrupt */
    

  51.     PDMA->DSCT[SPI_MASTER_RX_DMA_CH].CTL |= PDMA_DSCT_CTL_TBINTDIS_Msk;
    


  52. 

  53.     /* Enable SPI master DMA function */
    

  54.     SPI_TRIGGER_TX_PDMA(SPI0);
    

  55.     SPI_TRIGGER_RX_PDMA(SPI0);
    

  56. }
这里PDMA设置和UART差不多，不罗里吧嗦的胡扯了，主要就是一个SPI的使能，这里用SPI_TRIGGER_TX_PDMA（）和SPI_TRIGGER_RX_PDMA（）。这个是UART的SPI没有的。
在这个初始化完成后会进行一次发送和接收，如果不需要请删除                    SPI_TRIGGER_TX_PDMA(SPI0)； SPI_TRIGGER_RX_PDMA(SPI0);
如果想要重复PDMA 的发送可做如下处理：
复制
  1.                     /* Re-trigger */
    

  2.                     /* Master PDMA TX channel configuration */
    

  3.                     /* Set transfer width (32 bits) and transfer count */
    

  4.                     PDMA_SetTransferCnt(PDMA, SPI_MASTER_TX_DMA_CH, PDMA_WIDTH_32, DATA_COUNT);
    

  5.                     /* Set request source; set basic mode. */
    

  6.                     PDMA_SetTransferMode(PDMA, SPI_MASTER_TX_DMA_CH, PDMA_SPI0_TX, FALSE, 0);
    


  7. 

  8.                     /* Master PDMA RX channel configuration */
    

  9.                     /* Set transfer width (32 bits) and transfer count */
    

  10.                     PDMA_SetTransferCnt(PDMA, SPI_MASTER_RX_DMA_CH, PDMA_WIDTH_32, DATA_COUNT);
    

  11.                     /* Set request source; set basic mode. */
    

  12.                     PDMA_SetTransferMode(PDMA, SPI_MASTER_RX_DMA_CH, PDMA_SPI0_RX, FALSE, 0);
    


  13. 

  14.                     /* Enable master's DMA transfer function */
    

  15.                     SPI_TRIGGER_TX_PDMA(SPI0);
    

  16.                     SPI_TRIGGER_RX_PDMA(SPI0);
可以封装为一个函数，每次需要启动DMA就调用一次该函数。但是这里又是老问题，启动DMA的速度慢，示波器测试需要8个微秒左右吧，时间过长。同样我们可以混搭寄存器操作，加快代码执行效率，这个技巧非常实用；
复制
  1. void SPI_DMA_WRITE(void)
    

  2. {
    

  3.         PB1 = 0;
    

  4.         /* Master PDMA TX channel configuration */
    

  5.         PDMA->CHCTL |= (1 << SPI_MASTER_TX_DMA_CH); /* Enable PDMA channel */
    

  6.         PDMA->DSCT[SPI_MASTER_TX_DMA_CH].CTL =
    

  7.                 (PDMA->DSCT[SPI_MASTER_TX_DMA_CH].CTL & (~(PDMA_DSCT_CTL_TXCNT_Msk | PDMA_DSCT_CTL_OPMODE_Msk))) |
    

  8.                 (DATA_COUNT - 1) << PDMA_DSCT_CTL_TXCNT_Pos | /* Transfer count */
    

  9.                 1 << PDMA_DSCT_CTL_OPMODE_Pos;
    

  10.         /* Master PDMA RX channel configuration */
    

  11.         PDMA->CHCTL |= (1 << SPI_MASTER_RX_DMA_CH); /* Enable PDMA channel */
    

  12.         PDMA->DSCT[SPI_MASTER_RX_DMA_CH].CTL =
    

  13.                 (PDMA->DSCT[SPI_MASTER_RX_DMA_CH].CTL & (~(PDMA_DSCT_CTL_TXCNT_Msk | PDMA_DSCT_CTL_OPMODE_Msk))) |
    

  14.                 (DATA_COUNT - 1) << PDMA_DSCT_CTL_TXCNT_Pos | /* Transfer count */
    

  15.                 1 << PDMA_DSCT_CTL_OPMODE_Pos;
    

  16.         /* Enable master's DMA transfer function */
    

  17.         SPI0->PDMACTL = (SPI_PDMACTL_RXPDMAEN_Msk | SPI_PDMACTL_TXPDMAEN_Msk);
    

  18.         while (PDMA->DSCT[SPI_MASTER_TX_DMA_CH].CTL & PDMA_DSCT_CTL_TXCNT_Msk) ;
    

  19.         PB1 = 1;
    

  20. }
这样，M031的DMA就完成了，如果需要启动DMA传输，就调用SPI_DMA_WRITE（）函数便可。

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21小跑堂 打赏了 100.00 元 2021-07-06
理由：恭喜通过原创奖文章审核！请多多加油哦！

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aspoke 发表于 2021-7-7 21:19 | 显示全部楼层
新唐全新M031/32微控制器  
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232321122 发表于 2021-7-7 21:19 | 显示全部楼层
有测评的吗   
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ghuca 发表于 2021-7-7 21:20 | 显示全部楼层
M031原理图有吗  
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soodesyt 发表于 2021-7-7 21:20 | 显示全部楼层
            
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mnynt121 发表于 2021-7-7 21:20 | 显示全部楼层
M031BT？            
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plsbackup 发表于 2021-7-7 21:21 | 显示全部楼层
希望越来越好用系列  
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kmzuaz 发表于 2021-7-7 21:21 | 显示全部楼层
这个供货量怎么样   
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qiufengsd 发表于 2021-7-7 21:22 | 显示全部楼层
硬件spi吗   
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jstgotodo 发表于 2021-7-7 21:22 | 显示全部楼层
            
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quickman 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
最大的传输速度是多少     
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soodesyt 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
跟着楼主多多学习了。   
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ghuca 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
来个相关 资料学习一下。   
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232321122 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
性能怎么样
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aspoke 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
基于 Arm® Cortex®-M0 CPU 的 32 位 微控制器  
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jstgotodo 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享的。   
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quickman 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
可以到4Mhz吗？
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qiufengsd 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
这个硬件spi有bug吗？  
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kmzuaz 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
会不会断货呢            
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plsbackup 发表于 2021-7-7 21:23 | 显示全部楼层
价格怎么样   
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认证：苏州澜宭自动化科技嵌入式工程师
简介：本人从事磁编码器研发工作，负责开发2500线增量式磁编码器以及17位、23位绝对值式磁编码器，拥有多年嵌入式开发经验，精通STM32、GD32、N32等多种品牌单片机，熟练使用单片机各种外设。

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