【经验】解析武汉芯源MCU CW32L083的SPI单工模式主从通信

本文中武汉芯源将为大家介绍MCU CW32L083的SPI单工模式主从通信。

串行外设接口（SPI）是一种同步串行数据通信接口，常用于MCU与外部设备之间进行同步串行通信。SPI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。CW32L083内部集成2个串行外设SPI接口，支持双向全双工、单线半双工和单工通信模式，可配置MCU作为主机或从机，支持多主机通信模式，支持直接内存访问（DMA）。

单工通信模式

SPI支持单工通信模式，主机和从机通过一根单向数据线进行单发或单收通信。主机使用MOSI信号线进行单发通信，使用MISO信号线进行单收通信；从机使用MOSI信号线进行单收通信， 使用MISO信号线进行单发通信，未使用的信号线可供其它功能使用。 

主机单发，从机单收应用场景下，连接框图如下：

主机单发配置： 

设置SPIx_CR1.MODE为0x1，SPI工作于单工单发通信模式；

设置SPIx_CR1.MSTR为1，SPI工作于主机模式。 

设置SPIx_SSI.SSI为0，在从机选择CS引脚输出低电平，作为通信起始信号。 

当发送缓冲器为空时，即SPIx_ISR.TXE标志位为1，将待发送的一帧数据写入SPIx_DR寄存器，数据在同步移位时钟信号的控制下从MOSI引脚输出。 

当写入最后一帧数据后，必须等待发送缓冲空标志位SPIx_ISR.TXE变为1，同时SPI总线忙标志位SPIx_ISR. BUSY变为0，以确保数据发送完毕。然后设置SPIx_SSI.SSI为1，使从机选择CS引脚输出高电平，结束本次通信。 

从机单收配置： 

设置SPIx_CR1.MODE为0x2，SPI工作于单工单收通信模式；

设置SPIx_CR1.MSTR为0，SPI工作于从机模式。 

当检测到CS引脚变为低电平时，从机开始与主机通信。当接收缓冲器非空时，即SPIx_ISR.RXNE标志位为1，表示已经接收完成一帧数据，此时可以读取SPIx_DR寄存器。当检测到CS引脚变为高电平时，本次通信结束。

主机单收，从机单发应用场景下，连接框图如下：

具体设置与主机单发和从机单收类似，详情可查看用户手册。

SPI中断

SPI控制器支持8个中断源，当SPI中断触发事件发生时，中断标志位会被硬件置位，如果设置了对应的中断使能控制位，将产生中断请求。 

在用户SPI中断服务程序中，应查询相关SPI中断标志位，以进行相应的处理，在退出中断服务程序之前，要清除该中断标志位，避免重复进入中断程序。

实例演示: SPI单工模式进行主从机通信，主机单发，从机单收。

SPIy（主机）采用中断方式发送TxBuffer缓冲区中的数据，SPIz（从机）采用中断方式接收数据并存储到RxBuffer缓冲区，比较TxBuffer和RxBuffer，如果数据一致LED1亮，否则LED2亮。

1. 配置RCC

void RCC_Configuration(void)

{

    RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV2);  //SYSCLK=HSI=24MHz=HCLK=PCLK

    RCC_AHBPeriphClk_Enable(SPIy_GPIO_CLK|SPIz_GPIO_CLK | RCC_AHB_PERIPH_GPIOC, ENABLE); //外设时钟使能

    SPIy_APBClkENx(SPIy_CLK, ENABLE);

    SPIz_APBClkENx(SPIz_CLK, ENABLE);

}‍

2. 配置GPIO

void GPIO_Configuration(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure={0};

    SPIy_AF_SCK; //SPI SCK MOSI 复用

    SPIy_AF_MOSI;

    SPIz_AF_SCK;

    SPIz_AF_MOSI;

    GPIO_InitStructure.Pins=SPIy_SCK_PIN; //推挽输出

    GPIO_InitStructure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

    GPIO_Init(SPIy_GPIO, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.Pins = SPIy_MOSI_PIN;

    GPIO_Init(SPIy_GPIO, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.Pins = SPIz_SCK_PIN; //浮空输入

    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT;

    GPIO_Init(SPIz_GPIO, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.Pins = SPIz_MOSI_PIN;

    GPIO_Init(SPIz_GPIO, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_2; //PC3 LED1 / PC2 LED2

    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

    GPIO_Init(CW_GPIOC, &GPIO_InitStructure);

    PC03_SETLOW();//LED灭

    PC02_SETLOW();

}‍

3. 配置SPI

void SPI_Configuration()

{

    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure = {0};

    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_1Line_TxOnly; // 单工单发

    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; // 主机模式

    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // 帧数据长度为8bit

    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low; // 时钟空闲电平为低

    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge; // 第一个边沿采样

    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; // 片选信号由SSI寄存器控制

    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8; // 波特率为PCLK的8分频

    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; // 最高有效位 MSB 收发在前

    SPI_InitStructure.SPI_Speed = SPI_Speed_Low; // 低速SPI

    SPI_Init(SPIy, &SPI_InitStructure);

    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_1Line_RxOnly; // 单工单收

    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave; // 从机模式

    SPI_Init(SPIz, &SPI_InitStructure);

    SPI_Cmd(SPIy, ENABLE);

    SPI_Cmd(SPIz, ENABLE);

}‍

4. 配置NVIC中断函数

void NVIC_Configuration(void)

{

    NVIC_SetPriority(SPIy_IRQ, 1); //优先级，无优先级分组

    NVIC_SetPriority(SPIz_IRQ, 0);

    NVIC_EnableIRQ(SPIy_IRQ); //SPI中断使能

    NVIC_EnableIRQ(SPIz_IRQ);

}

void SPI1_IRQHandler(void)//SPI1中断函数

{

    if(SPI_GetITStatus(CW_SPI1, SPI_IT_TXE) != RESET)

    {

        if(TxCounter == BufferSize - 1)

        {

            SPI_ITConfig(CW_SPI1, SPI_IT_TXE, DISABLE);

        }

        SPI_SendData(CW_SPI1, TxBuffer[TxCounter++]);

    }

}

void SPI2_IRQHandler(void) //SPI2中断函数

{

      if(SPI_GetITStatus(CW_SPI2, SPI_IT_RXNE) != RESET)

    {

        RxBuffer[RxCounter++] = SPI_ReceiveData(CW_SPI2);

    }

}‍

5. 比较两个buffers区

TestStatus Buffercmp(uint8_t* pBuffer1, uint8_t* pBuffer2, uint16_t BufferLength)

{

    while(BufferLength--)

    {

        if(*pBuffer1 != *pBuffer2)

        {

            return FAILED;

        }

        pBuffer1++;

        pBuffer2++;

    }

    return PASSED;

}‍

6. 主程序

int32_t main(void)

{

    RCC_Configuration();//配置RCC

    GPIO_Configuration();//配置GPIO

    SPI_Configuration();//配置SPI

    NVIC_Configuration();//配置NVIC

    SPI_ITConfig(SPIz, SPI_IT_RXNE, ENABLE); //使能 SPIz RXNE 中断

    SPI_NSSInternalSoftwareConfig(SPIz, SPI_NSSInternalSoft_Reset); //软件NSS，选中SPIz

    SPI_ITConfig(SPIy, SPI_IT_TXE, ENABLE); //使能 SPIy TXE 中断

    while(RxCounter < BufferSize); //等待收发完成

    SPI_NSSInternalSoftwareConfig(SPIz, SPI_NSSInternalSoft_Set); //释放SPIz

    TransferStatus = Buffercmp(TxBuffer, RxBuffer, BufferSize); //检查收发数据一致性

    if(TransferStatus == PASSED) //PASSED

    {

        PC03_SETHIGH();//LED1亮

    }

    else //FAILED

    {

        PC02_SETHIGH();//LED2亮

    }

    while(1)

    {

    }

}‍

7.实验结果显示：LED1亮起，buffers区数据相等，SPI单工模式主从通讯（中断方式）功能实现。