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stm32 GPIO模拟SPI接口实现双机通信
一、SPI协议简介
一般主从方式工作,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,通常采用的是4根线,它们是MISO(主机输入从机输出)、MOSI(主机输出,针对主机来说)、SCLK(时钟,主机产生)、CS(片选,一般由主机发送或者直接使能,通常为低电平有效)
●SPI接口介绍
SCK:时钟信号,由主设备产生,所以主设备SCK信号为推挽输出模式,从设备的SCK信号为浮空输入模式。
CS:使能信号,由主设备控制从设备,,所以主设备CS信号为推挽输出模式,从设备的CS信号为浮空输入模式。
MOSI:主设备数据输出,从设备数据输入,所以主设备MOSI信号为推挽输出模式,从设备的MOSI信号为浮空输入模式。
MISO:主设备数据输入,从设备数据输出,所以主设备MISO信号为浮空输入模式,从设备的MISO信号为推挽输出模式。
二、四种模式(本次模拟采用的模式0)
模式0:CPOL=0,CPHA =0 SCK空闲为低电平,数据在SCK的上升沿被采样(提取数据)
模式1:CPOL=0,CPHA =1 SCK空闲为低电平,数据在SCK的下降沿被采样(提取数据)
模式2:CPOL=1,CPHA =0 SCK空闲为高电平,数据在SCK的下降沿被采样(提取数据)
模式3:CPOL=1,CPHA =1 SCK空闲为高电平,数据在SCK的上升沿被采样(提取数据)
三、双机通信实现
1、GPIO引脚
PC8为CS引脚 PC10为CLK引脚 PC11为MISO引脚 PC12为MOSI引脚
2、时序
首先主机将片选拉低(使能片选),在时钟为低电平时向从机发送数据,从机通过检测MOSI线上的高低电平实现数据的接收。在时钟为高电平时主机检测MISO线上的高低电平来实现数据的接收。
主机在时钟信号为低电平时发送单字节的最高位,然后将该字节左移一位,然后将时钟信号拉高,此时从机检测到时钟信号为高电平(时钟上升沿),从而检测MOSI线上的高低电平并将得到的高低电平放到变量中。同时从机向主机发送数据,即改变MISO线上的高低电平。此过程重复8次,即可完成发送和接收一个字节的数据。
四、代码如下
1、主设备GPIO的配置
void SPI_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义结构体类型的变量RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); //使能GPIOC的端口时种GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_12; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MhzGPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8); //CS拉高GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_10);//CLK拉低GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_11);
}
2、主设备向从设备写以及读
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: SPI_WRByte
* 形 参: spi; wdat:写入的数据
* 返 回 值: spi读一个字节
* 功能说明: 主机spi同时读写一个字节的时序 MSB
*********************************************************************************************************
*/
u8 Master_SPI_WRByte(u8 wdat)
{u8 i=0,rdat=0;SPI_CS_LOW;for(i=0;i<8;i++){if(wdat&0x80)SPI_MOSI_HIGH;elseSPI_MOSI_LOW;wdat<<=1;delay_us(3); SPI_CLK_HIGH;delay_us(2);rdat<<=1;if(SPI_MISO_READ)rdat |= 0x01;delay_us(1);SPI_CLK_LOW;}SPI_CS_HIGH;return rdat;
}
3、从设备GPIO设置
void SPI_GPIO_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义结构体类型的变量RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); //使能GPIOC的端口时种GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MhzGPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_12; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_11);
}
4、从设备读写函数
u8 Slave_SPI_RWByte(u8 wdat){u8 i=0,dat=0;if(!SPI_CS_READ){ //检测到片选拉低for(i=0;i<8;i++){ while(!SPI_CLK_READ); //检测到时钟上升沿的到来 if(wdat&0x80)SPI_MISO_HIGH; //MSBelse SPI_MISO_LOW;wdat<<=1;dat<<=1;if(SPI_MOSI_READ)dat |= 0x01; while(SPI_CLK_READ); } } return dat;
}
5、头文件
#define SELECT 1 //0表示主机 其它表示从机#if SELECT==0
//主机
//CS引脚
#define SPI_CS_HIGH PCout(8)=1
#define SPI_CS_LOW PCout(8)=0//CLK引脚
#define SPI_CLK_HIGH PCout(10)=1
#define SPI_CLK_LOW PCout(10)=0//MISO引脚
#define SPI_MISO_READ PCin(11)//MOSI引脚
#define SPI_MOSI_HIGH PCout(12)=1
#define SPI_MOSI_LOW PCout(12)=0
void SPI_GPIO_Init(void);
u8 Master_SPI_WRByte(u8 wdat);#else
//从机
//CS引脚
#define SPI_CS_READ PCin(8)//CLK引脚
#define SPI_CLK_READ PCin(10)//MISO引脚
#define SPI_MISO_HIGH PCout(11)=1
#define SPI_MISO_LOW PCout(11)=0//MOSI引脚
#define SPI_MOSI_READ PCin(12)
void SPI_GPIO_Init(void);
u8 Slave_SPI_RWByte(u8 wdat);
#endif
6、主函数
int main(void)
{ u8 key;delay_init(); //延时函数初始化 led_init(); //初始化与LED连接的硬件接口key_init();SPI_GPIO_Init();while(1){
#if SELECT==0key=key_scan(0);switch(key){case key_up_value:{if(Master_SPI_WRByte(0x50)==0x60)LED1=!LED1;break;};case key_down_value:{break;};case key_left_value:{break;};case key_right_value:{break;};} #elseSlave_SPI_RWByte(0x60);#endif
五、实验说明
本实验通过主机向从机发送0x50命令来控制从机LED1亮灭。其他应用层的使用读者可自行完成。
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