STM32的SPI外设片选只有一个怎么破？

只看该作者 · 2022-8-31 13:52

之前用STM32的SPI需要控制很多外部芯片，可是一个SPI的外设只有一个片选，要实现独立片选一主多从，怎么实现呢？

只看该作者 · 2022-8-31 14:04

SPI总线拓扑
一般地，SPI总线按照下图方式进行连接，一主多从。

如上图：

每个从设备都有独立的片选引脚，主机同一时间段内，与一个从设备进行通信，也即选中一个从设备。
MOSI/MISO/SCLK并联在一起
MISO须是三态门，当从设备未选中时，该脚须设置为高阻态，而不能是输出态，否则会影响总线！
对于MOSI/SCLK，虽然并联在一起，但是由于仅一个输出，多输入。
但是你看STM32的SPI外设，一个SPI仅有一个NSS信号，以STM32F407的SPI2为例：

那么要实现前面说的一主多从，怎么办呢？有朋友说，直接用GPIO去模拟不就可以了。

不错，SPI总线要用GPIO模拟还是很容易的，但是这样做波特率做不高，需要占用CPU时间，效率比较低！而用SPI外设控制器，底层bit流的收发由外设控制器实现，用GPIO模拟则需要CPU参与。

只看该作者 · 2022-8-31 14:05

怎么破呢？
菊花链拓扑

这种方案，省引脚。但是要移位控制，相对独立片选效率还是低不少。

只看该作者 · 2022-8-31 14:05

独立片选拓扑
SPI外设的MOSI、MISO、SCK还是照用不误，但是片选我们不用，设置成通用输出模式，再用其他的GPIO片选从芯片即可。

上代码看看：

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void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef* hspi)

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  if(hspi->Instance==SPI1)

  {

    __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    /**SPI1 GPIO Configuration

    PA5     ------> SPI1_SCK

    PA6     ------> SPI1_MISO

    PA7     ------> SPI1_MOSI

    PA15     ------> SPI1_NSS 但是这里不用

    */

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1;

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);



   /*__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;

    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1;

    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);*/ 

  }

}

初始化SPI外设

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#define SPI_CS1                        GPIO_PIN_1

#define SPI_CS1_PORT                   GPIOC

#define SPI_CS2                        GPIO_PIN_2

#define SPI_CS2_PORT                   GPIOC

#define SPI_CS3                        GPIO_PIN_3

#define SPI_CS3_PORT                   GPIOC

static void init_spi(SPI_HandleTypeDef * spi_handle)

{

  /* SPI1 parameter configuration*/

  spi_handle->Instance = SPI1;

  spi_handle->Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;

  spi_handle->Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;

  spi_handle->Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;

  spi_handle->Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;

  spi_handle->Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;

  spi_handle->Init.NSS = SPI_NSS_HARD_OUTPUT;

  spi_handle->Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_4;

  spi_handle->Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;

  spi_handle->Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;

  spi_handle->Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;

  spi_handle->Init.CRCPolynomial = 10;

  ASSERT (HAL_SPI_Init(spi_handle) != HAL_OK);



 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;



 __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();



 GPIO_InitStructure.Pin = SPI_CS1;

 GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

 GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_NOPULL;

 GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM;

 HAL_GPIO_Init(SPI_CS1_PORT, &GPIO_InitStructure); 

  

 GPIO_InitStructure.Pin = SPI_CS2;

 HAL_GPIO_Init(SPI_CS2_PORT, &GPIO_InitStructure);  

 

 GPIO_InitStructure.Pin = SPI_CS3;

 HAL_GPIO_Init(SPI_CS3_PORT, &GPIO_InitStructure);   

}

从而原来SPI的收发函数前后加上片选信号即可：

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typedef enum 

{  

 SPI_CH_1=0,

 SPI_CH_2,

 SPI_CH_3,

 SPI_CH_LAST,

} SPI_CH;

static HAL_StatusTypeDef SPI_Select(SPI_CH ch)

{

   switch (ch)

   {

     case SPI_CH_1:

       HAL_GPIO_WritePin(SPI_CS1_PORT,SPI_CS1,GPIO_PIN_RESET);

       break;

       

     case SPI_CH_2:

       HAL_GPIO_WritePin(SPI_CS2_PORT,SPI_CS2,GPIO_PIN_RESET);

       break;

       

     case SPI_CH_3:

       HAL_GPIO_WritePin(SPI_CS3_PORT,SPI_CS3,GPIO_PIN_RESET);

       break;       

     

     default:

       return HAL_ERROR;

   }  

   return HAL_OK;

}

static HAL_StatusTypeDef SPI_DeSelect(SPI_CH ch)

{

   switch (ch)

   {

     case SPI_CH_1:

       HAL_GPIO_WritePin(SPI_CS1_PORT,SPI_CS1,GPIO_PIN_SET);

       break;

       

     case SPI_CH_2:

       HAL_GPIO_WritePin(SPI_CS2_PORT,SPI_CS2,GPIO_PIN_SET);

       break;

       

     case SPI_CH_3:

       HAL_GPIO_WritePin(SPI_CS3_PORT,SPI_CS3,GPIO_PIN_SET);

       break;       

     

     default:

       return HAL_ERROR;

   }

   return HAL_OK;

}



HAL_StatusTypeDef SPI_TransmitReceive(SPI_CH ch,

                    SPI_HandleTypeDef *hspi, 

                    uint8_t *pTxData, 

                    uint8_t *pRxData, 

                    uint16_t Size,

                    uint32_t Timeout)

{

   HAL_StatusTypeDef ret; 

   if(ch>=SPI_CH_LAST)

     return HAL_ERROR;  

    

   SPI_Select(ch);

   ret = HAL_SPI_TransmitReceive(hspi,pTxData,pRxData,Size,Timeout);

   SPI_DeSelect(ch);

   

   return ret;

}



HAL_StatusTypeDef SPI_Transmit(SPI_CH ch,

                 SPI_HandleTypeDef *hspi, 

                 uint8_t *pData, 

                 uint16_t Size, 

                 uint32_t Timeout)

{

   HAL_StatusTypeDef ret; 

   if(ch>=SPI_CH_LAST)

     return HAL_ERROR;  

    

   SPI_Select(ch);

   ret = HAL_SPI_Transmit(hspi,pData,Size,Timeout);

   SPI_DeSelect(ch);

   

   return ret;  

}