STM32 SPI数据打包

Posted 2023-02-19

【中文标题】STM32 SPI数据打包

【英文标题】：STM32 SPI Data Packing

【发布时间】：2022-01-02 03:04:56

【问题描述】：

我无法在我的 STM32f3 发现板上获取 SPI（Datasheet) 与陀螺仪传感器一起使用（I3G4250D) 在寄存器级别。我知道我正在发送数据，因为我处于全双工状态并接收假人）来自传感器的字节使用 16 位数据打包，但是当我尝试使用 8 位访问 DR 寄存器接收时，我从传感器得到不一致的值，有时返回一个字节 0xff，有时返回 2 个字节 0xffff（至少我认为这是正在发生的事情）但是我想读取的传感器寄存器中没有实际值。我认为这与我芯片上的 STM32 SPI 自动打包有关，但我认为我正在通过使用 uint8_t* 访问 DR 寄存器来解决这个问题，但它似乎不起作用.我还想问，当我比较传感器上的SPI协议（数据表第24页）和STM32数据表（第729页）时，我推断STM32 SPI中的CPOL（时钟极性）和CPHA（时钟相位）位都应该设置，但是我似乎至少能够在设置或不设置这些位的情况下发送数据......

这是我的 SPI 初始化函数，其中包括尝试在其末尾读取字节并将字节写入传感器寄存器函数：

void SPI_Init() 

/* Peripheral Clock Enable */
RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_GPIOEEN|RCC_AHBENR_GPIOAEN;
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_SPI1EN;

/* GPIO Configuration */
GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER5_1|GPIO_MODER_MODER6_1|GPIO_MODER_MODER7_1;                            //Alternate function
GPIOA->OSPEEDR |= GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR5|GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR6|GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR7;     //High speed
GPIOA->AFR[0] |= 0x00500000|0x05000000|0x50000000;                                                                              //AF for SCK,MISO,MOSI

GPIOE->MODER |= GPIO_MODER_MODER3_0;                                                                                                            //Port E for NSS Pin
GPIOE->MODER |= GPIO_MODER_MODER3_0;

/* SPI Configuration */
SPI1->CR2 |= SPI_CR2_FRXTH|SPI_CR2_RXDMAEN;     //Enable DMA but DMA is not used
// not sure if I need this?|SPI_CR1_CPOL|SPI_CR1_CPHA; 
SPI1->CR1 |= SPI_CR1_BR_1|SPI_CR1_SSM|SPI_CR1_SSI|SPI_CR1_MSTR|SPI_CR1_SPE;   //big endian, SPI@6MH, since using software set SPI_CR1_SSI to high for master mode


/* Slave Device Initialization */
SPI_WriteByte(CTRL_REG1_G,0x9f);
SPI_WriteByte(CTRL_REG4_G,0x10);
SPI_WriteByte(CTRL_REG5_G,0x10);

//receive test
uint8_t test =0xff;
uint8_t* spiDrPtr = (__IO uint8_t*)&SPI1->DR;
*spiDrPtr = 0x80|CTRL_REG1_G;
while(!(SPI1->SR & SPI_SR_TXE))
//SPI1->CR2 &= ~(SPI_CR2_FRXTH); //this is done in HAL not sure why though
*spiDrPtr = test;                                                   //Send dummy
while(!(SPI1->SR & SPI_SR_RXNE))
test = *spiDrPtr;


static void SPI_WriteByte(uint8_t regAdd, uint8_t data) 
  uint8_t arr[2] = regAdd,data; //16 bit data packing
  SPI1->DR = *((uint16_t*)arr);

有什么建议吗？

【问题讨论】：

如果所有传输都是 16 位长，为什么还要使用 8 位打包而不只是使用完整的 16 位数据呢？设置FRXTH = 0，像SPI_WriteByte函数一样发送两个字节，然后从DR读取16位字并丢弃第一个字节。

好吧，原来我没有设置/重置片选线。我认为这不会有什么不同，因为我的 SPI1 总线上只有一个从机。数据表提到只有 1 个从设备时不需要管理 CS 线，但在同一段落中说无论如何都可能有用。我想它毕竟对我有用！

【参考方案1】：

尝试使用 FRXTH = 0，并以 16 位字执行所有 DR 读取和写入，然后丢弃第一个字节。

对于后面的问题，关于 CPOL/CPHA。这些位在位级别控制 SPI 传输格式。参考下图（来自wikipedia）。

CPOL = 0，CPHA = 0也称为“SPI模式0”，数据位在SCK上升沿采样

CPOL = 1，CPHA = 1也称为“SPI模式3”，数据位也在上升沿采样。

两种模式的区别在于传输之间的 SCK 电平，以及第一位之前的额外下降沿。

一些芯片明确声明支持模式 0 和模式 3。然而在 I3G4250D 数据表中，第 5.2 节：“SDI 和 SDO 是， 分别是串口数据的输入和输出。这些线在下降沿驱动 SPC 并且应该在 SPC 的上升沿被捕获。"

当数据以模式0从mcu发送到芯片时，mcu在第一个上升沿之前驱动MOSI线。因此，从芯片可以在模式 0 和模式 3 下接收有效数据。但是当数据从芯片传输到单片机时，芯片可能需要第一个 SCK 下降沿来移位/锁存第一个数据位到在 MISO 线和模式 0 下，您将收到移动一位的读数。

我强调了“可能”这个词，因为芯片仍然可以在两种模式下正确工作，在 nSS 下降沿锁存第一位，制造商只是没有进行测试，或者不保证它'将适用于其他版本和所有条件。

【讨论】：

感谢 yoCPOL 和 CPHA 现在有意义

【参考方案2】：

如果不使用 DMA，请不要启用它。 您需要强制 16 位访问（不是 32 位）

static void SPI_WriteByte(uint8_t regAdd, uint8_t data) 
  uint8_t arr[2] = regAdd,data; //16 bit data packing
  *(volatile uint16_t *)&SPI1->DR = *((volatile uint16_t*)arr);

【讨论】：

您确定右侧需要 volatile 吗？

@TomV 它们被定义为volatile。 & 剥离 volatile 所以它被添加到演员表中

感谢您的回复，尽管这似乎对我也不起作用。如果我可以让轮询工作，我稍后需要使用 DMA（DMA 时钟、寄存器等当前未启用。我确实按照你的建议禁用了它）。我也一直在通过 HAL（这对我工作）同时执行此操作，并且 HAL 不会转换 DR 寄存器而不是传输它是：hspi->Instance->DR = *((uint16_t *)hspi->pTxBuffPtr);跨度>