STM32CUBEMX--SPI，TLC5947外部PWM移植

1万 · 2021-8-2 15:43

概述
SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器。
TLC5947是一款SPI接口的PWM脉宽调制24路LED驱动模块/RGB LED驱动器芯片，它能驱动24路的PWM。

硬件准备
首先需要准备一个开发板，这里我准备的是NUCLEO-F030R8的开发板：

外部PWM模块就是淘宝上SPI接口的TLC5947模块。

1万 · 2021-8-2 15:43

选择芯片型号

使用STM32CUBEMX选择芯片stm32f030r8，如下所示：

1万 · 2021-8-2 15:43

配置时钟源

HSE与LSE分别为外部高速时钟和低速时钟，在本文中使用内置的时钟源，故都选择Disable选项，如下所示：

1万 · 2021-8-2 15:44

配置时钟树

STM32F0的最高主频到48M，所以配置48即可：

1万 · 2021-8-2 15:44

SPI配置
本次实验使用的SPI与Flash通信，配置如下。
SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是MISO（主设备数据输入）、MOSI（主设备数据输出）、SCLK（时钟）、CS（片选）。
（1）MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输入，从设备数据输出；
（2）MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入；
（3）SCLK – Serial Clock，时钟信号，由主设备产生；
（4）CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。

1万 · 2021-8-2 15:46

接线方式

负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因，由SCLK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。因此，至少需要8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），才能完成8位数据的传输。
时钟信号线SCLK只能由主设备控制，从设备不能控制。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主设备。这样的传输方式有一个优点，在数据位的传输过程中可以暂停，也就是时钟的周期可以为不等宽，因为时钟线由主设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。芯片集成的SPI串行同步时钟极性和相位可以通过寄存器配置，IO模拟的SPI串行同步时钟需要根据从设备支持的时钟极性和相位来通讯。
最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。

其中，CS是从芯片是否被主芯片选中的控制信号，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），主芯片对此从芯片的操作才有效。这就使在同一条总线上连接多个SPI设备成为可能。
TLC5947需要配置2个CS线，分别是BLANK和LAT。

1万 · 2021-8-2 15:46

生成工程设置

注意在生产工程设置中不能出现中文，不然会报错。

1万 · 2021-8-2 15:46

生成代码

配置keil

1万 · 2021-8-2 15:47

TLC5947的原理及应用
BLANK:所有恒流输出关闭。当blank 接高时，所有恒流输出(输出0通过out23)强制关闭，脉宽调制PWM定时控制器初始化，灰度计数器重置为0。当blank接低时，所有恒流输出由灰度脉宽调制定时控制器控制。
GND:负极
IREF:设置恒定电流值，设置T0到T23引脚输出的电流值。通过在IREF和GND之间连接一个外部电阻所需要的值。
SCLK:串行数据移位时钟。
SIN:灰度数据的串行输入。
SOUT:串行数据输出。
VCC:供电
XLAT:灰度数据转换。灰度移位寄存器中的数据以从低到高的方式移动到灰度数据锁存器，在XLAT引脚上转换。当XLAT.上升沿被输入时，所有恒流输出被强制关闭，直到下一个灰度显示周期。灰度计数器不会随着XLAT边沿的上升而重置为0。

由于芯片为开漏输出，故接线如下所示。

时序图如下所示。

1万 · 2021-8-2 15:47

代码
本例程向通道0中写入呼吸灯程序通道1输出12.5%，通道2输出25%，通道3-通道22输出50%，通道23输出75%，例程代码如下。
变量定义。

/* USER CODE BEGIN PV */
uint16_t leds[24]=
{
512,512,1024,2048,2048,2048,
2048,2048,2048,2048,2048,2048,
2048,2048,2048,2048,2048,2048,
2048,2048,3000,2048,2048,3072
};
void TLC_Update(void);
void TLC_Write(uint8_t data);
int i=0;
int flag=0;
/* USER CODE END PV */

1万 · 2021-8-2 15:47

SPI发送函数定义。

/* USER CODE BEGIN 4 */
void TLC_Update(void)
{
HAL_GPIO_WritePin(BLANK_GPIO_Port, BLANK_Pin, GPIO_PIN_SET);
// HAL_Delay(1);
for (int8_t i = 23; i >= 0; i -= 2)
{
      uint8_t send1 = 0;
      uint8_t send = leds[i] >> 4;
      TLC_Write(send);
      send = (leds[i] & 0x000F);
      send <<= 4;
      send1 = (leds[i-1]) >> 8;
      send |= send1;
      TLC_Write(send);
      send = leds[i-1];
      TLC_Write(send);
}

HAL_GPIO_WritePin(XLAT_GPIO_Port, XLAT_Pin, GPIO_PIN_SET);
// HAL_Delay(1);
HAL_GPIO_WritePin(XLAT_GPIO_Port, XLAT_Pin, GPIO_PIN_RESET);
// HAL_Delay(1);
HAL_GPIO_WritePin(BLANK_GPIO_Port, BLANK_Pin, GPIO_PIN_RESET);

return ;
}

void TLC_Write(uint8_t data)
{
HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &data, sizeof(data), 0);
while(HAL_SPI_GetState(&hspi1) == HAL_SPI_STATE_RESET);

return ;
}
/* USER CODE END 4 */

1万 · 2021-8-2 15:48

主程序。

  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
if(flag==0)//灯渐亮
i+=5;
else//灯渐灭
i-=5;

if(flag==0&&i==4095)//灯最亮
{
HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);
flag=1;
}
if(flag==1&&i==0)//灯最暗
{
HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
flag=0;
}
leds[0]=i;//更新通道0的PWM
TLC_Update();//更新PWM
HAL_Delay(1);
  }
  /* USER CODE END 3 */

}