面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)26STM32SPI通信技術應用開發(fā)課件

1、CC2530和STM32嵌入式接口技術開發(fā)6.3 STM32 SPI通信技術應用開發(fā)SPI協(xié)議庫函數(shù)的使用Flash芯片介紹項目實踐SPI總線介紹SPI協(xié)議是由摩托羅拉公司提出的通訊協(xié)議(Serial Peripheral Interface)，即串行外圍設備接口，是一種高速全雙工的通信總線。它被廣泛地使用在ADC、LCD等設備與MCU間，要求通訊速率較高的場合。SPI物理層SS(Slave Select)從設備選擇信號線，常稱為片選信號線。SCK(Serial Clock)時鐘信號線，用于通訊數(shù)據(jù)同步。MOSI(Master Output，Slave Input)主設備輸出/從設備輸入引腳。

2、MISO(Master Input，Slave Output)主設備輸入/從設備輸出引腳。SPI通訊流程在圖中的標號1處，NSS信號線由高變低，是SPI通訊的起始信號。在圖中的標號6處，NSS信號由低變高，是SPI通訊的停止信號。圖中的2、3、4和5標號處，MOSI及MISO的數(shù)據(jù)在SCK的上升沿期間變化輸出，在SCK的下降沿時被采樣。即在SCK的下降沿時刻，MOSI及MISO的數(shù)據(jù)有效，高電平時表示數(shù)據(jù)“1”，為低電平時表示數(shù)據(jù)“0”。SPI通訊模式（奇數(shù)邊）奇數(shù)邊模式主要是時鐘信號采樣的位置在時鐘信號的奇數(shù)邊進行采集。SPI通訊模式（偶數(shù)邊）偶數(shù)邊模式主要是時鐘信號采樣的位置在時鐘信號的偶

3、數(shù)邊進行采集。STM32的SPI硬件框架1. 通訊引腳主要的引腳是MOSI、MISO、SCK、NSS。2. 時鐘控制邏輯通過時鐘控制器控制SPI速率。3. 數(shù)據(jù)控制邏輯此處控制數(shù)據(jù)的發(fā)送。4. 整體控制邏輯對SPI的收發(fā)進行監(jiān)控。STM32的SPI通訊流程STM32的SPI的配置流程1. 配置相關引腳的復用功能，使能SPI1時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);/使能SPI1時鐘2. 初始化SPI1,設置SPI1工作模式等void SPI_Init(SPI_TypeDef*SPIx,SPI_InitTypeDef* SPI_I

4、nitStruct);3. 使能SPI1SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);/使能SPI1外設4. SPI傳輸數(shù)據(jù)void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef* SPIx,uint16_t Data);uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef* SPIx);5. 查看SPI傳輸狀態(tài)SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_RXNE);SPI管腳的復用配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;/復用功能GPIO_PinAFConfig(GPIOB

5、,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_SPI1); /PB3復用為SPI1GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_SPI1); /PB4復用為SPI1GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_SPI1); /PB5復用為SPI1SPI的MISO、MOSI和SCK引腳與GPIO引腳共用，要在GPIO引腳上使用SPI的外設功能，需要使用GPIO引腳相關的復用功能，配置復用功能后就可以使用GPIO作為SPI總線的輸入輸出引腳了。SPI的配置參數(shù)typedefstructuint16_

6、t SPI_Direction; /SPI的通信方式配置參數(shù)uint16_t SPI_Mode; /SPI的主從模式配置參數(shù)uint16_t SPI_DataSize; /SPI的數(shù)據(jù)格式配置uint16_t SPI_CPOL; /SPI的時鐘極性配置參數(shù)uint16_t SPI_CPHA; /SPI的時鐘相位配置參數(shù)uint16_t SPI_NSS; /硬件NSS配置參數(shù)uint16_t SPI_BaudRatePrescaler; /SPI的傳輸速率配置參數(shù)uint16_t SPI_FirstBit; /SPI的數(shù)據(jù)傳輸方配置參數(shù)uint16_t SPI_CRCPolynomial; /S

7、PI的CRC校驗模式SPI_InitTypeDef;SPI結構體中重點配置的幾個參數(shù)有SPI的通信方式、主從模式、數(shù)據(jù)格式、傳輸速率和傳輸方向。SPI的參數(shù)配置SPI_InitTypeDefSPI_InitStructure; /初始化SPI結構體SPI_InitStructure.SPI_Direction=SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; /配置全雙工模式SPI_InitStructure.SPI_Mode=SPI_Mode_Master; /配置為主機模式SPI_InitStructure.SPI_DataSize=SPI_DataSize_8b; /配置

8、數(shù)據(jù)位為8位SPI_InitStructure.SPI_CPOL=SPI_CPOL_High; /配置時鐘極性為高SPI_InitStructure.SPI_CPHA=SPI_CPHA_2Edge; /配置時鐘相位為偶數(shù)位SPI_InitStructure.SPI_NSS=SPI_NSS_Soft; /配置設備選擇線為軟件配置SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler=SPI_BaudRatePrescaler_256; /速度256分頻SPI_InitStructure.SPI_FirstBit=SPI_FirstBit_MSB; /配置高位在前數(shù)據(jù)發(fā)送S

9、PI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial=7; /配置CRC值計算的多項式SPI_Init(SPI2,&SPI_InitStructure); /使能SPISPI速率配置為256分頻的時鐘速率為45M/256=175.781KHz，45M的來源為APB2的時鐘速率為45MHz。Flash芯片介紹W25X64基本知識W25X64 系列 Flash 存儲器與普通串行 FLASH 相比，使用更靈活，性能更出色。它非常適合應用，例如存儲聲音，文本和數(shù)據(jù)。W25X64有32768 可編程頁，每頁 256 字節(jié)。W25X64功能引腳W25X16、W25X32 和 W25X64

10、支持標準的 SPI 接口，傳輸速率最大 75MHz。四線制：串行時鐘引腳 CLK;芯片選擇引腳 CS;串行數(shù)據(jù)輸出引腳 DO;串行數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 DIO。項目場景系統(tǒng)生成的工作日志，電子設備中存儲的字庫，物聯(lián)網(wǎng)安全系統(tǒng)中存儲的動態(tài)密鑰等都需要隨時快速的存儲和獲取。而通常對這些數(shù)據(jù)存儲的存儲其為了兼顧大容量、節(jié)約硬件資源和低成本，往往使用SPI通信的高速flash。任務目標考勤機生產(chǎn)企業(yè)，要對原有產(chǎn)品進行升級，擴充設備存儲容量，以實現(xiàn)更多功能與數(shù)據(jù)記錄，要求使用STM32處理器的SPI接口去擴展 Flash芯片。項目分析本項目設計采用STM32F407的SPI外設與W25Q64的Flash進行

11、交互，程序主要注意兩個方面，以方面是STM32F407的SPI的參數(shù)配置，另一方面是對Flash的讀寫操作，讀寫操作主要按照W25Q64 的控制寄存器來配置即可。STM32F407串口W25Q64Plus節(jié)點項目硬件連接圖W25Q64的Flash原理圖程序邏輯圖項目實現(xiàn)void SPI3_Init(void) GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE); /使能GPIOB時鐘 RCC_APB

12、1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI3, ENABLE); /使能SPI3時鐘SPI3初始化，配置成主機模式 項目實現(xiàn) /GPIOB3，4，5初始化設置 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5; /PB35復用功能輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; /復用功能 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; /推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Spe

13、ed = GPIO_Speed_100MHz; /100MHz GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; /上拉 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); /初始化 GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_SPI3); /PB3復用為 SPI3 GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource4,GPIO_AF_SPI3); /PB4復用為 SPI3 GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource5,GP

14、IO_AF_SPI3); /PB5復用為 SPI3 SPI3初始化，配置成主機模式項目實現(xiàn) /這里只針對SPI口初始化 RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_SPI3,ENABLE); /復位SPI3 RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_SPI3,DISABLE); /停止復位SPI3 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; /設置SPI單向或者雙向的數(shù)據(jù)模式:SPI設置為雙線雙向全雙工 SPI_InitStructure.

15、SPI_Mode = SPI_Mode_Master; /設置SPI工作模式:設置為主SPI SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; /設置SPI的數(shù)據(jù)大小:SPI發(fā)送接收8位幀結構 SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; /串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平 SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; /串行同步時鐘的第二個跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣 SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; /NS

16、S信號由硬件（NSS管腳）還是軟件（使用SSI位）管理:內部NSS信號有SSI位控制 SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;/定義波特率預分頻的值:波特率預分頻值為256 SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; /指定數(shù)據(jù)傳輸從MSB位還是LSB位開始:數(shù)據(jù)傳輸從MSB位開始 SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; /CRC值計算的多項式 SPI_Init(SPI3, &SPI_InitStru

17、cture); /根據(jù)SPI_InitStruct中指定的參數(shù)初始化外設SPIx寄存器 SPI_Cmd(SPI3, ENABLE); /使能SPI外設 SPI3_ReadWriteByte(0 xff); /啟動傳輸 SPI3初始化，配置成主機模式項目實現(xiàn)void SPI3_SetSpeed(u8 SPI_BaudRatePrescaler) assert_param(IS_SPI_BAUDRATE_PRESCALER(SPI_BaudRatePrescaler);/判斷有效性 SPI3-CR1&=0XFFC7; /位3-5清零，用來設置波特率 SPI3-CR1|=SPI_BaudRatePrescaler; /設置SPI1速度 SPI_Cmd(SPI2,ENABLE); /使能SPI1SPI3速度設置函數(shù)項目實現(xiàn)u8 SPI3_ReadWriteByte(u8 TxData) while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI3, SPI_I2S_FLAG_T