stm32 SPI主从通信总结及解决办法

stm32 SPI主从通信总结

前言

由于项目需求，需要做一个stm32的SPI从机模式，之前都是主机模式，没搞过从机，
研究了3天，目前通信可以说是正常，写文章记录一下。基本的配置和协议我就不说了，只说我遇到的主要问题。

验证环境

1.硬件环境
主机使用stm32F405 从机使用stm32F103。
F4系列和F1系列SPI配置大致一样，注意GPIO的设置就行了。
主机无中断，从机接受中断。
2.通信过程
主机发送提前约定的协议，发送命令后，读取数据。读取的数据可以是多个，不过要提前定义好。

遇到的问题

1.数据移位问题：主机第一次读都是00，后面读取的数据都是前一次应该读取的数据；
2.正常通信后，主机重启，从机不重启，数据通信异常。

这些问题其实都是因为SPI是全双工通信，没有等待的时间，难以控制，所以通信过程必须密切配合，从机处理的速度必须要快，否则主机读取的数据就不是从机后来放入的数据。

解决方法

这里的解决方法我不保证绝对正确，至少在我的环境里验证是正确的，仅供大家参考，可以交流。
问题1：在主机读取的时候添加延时，这样做我不知道合不合理，但是确实解决了。代码见下。
问题2：这是因为片选的原因。主机配置成软件模式，从机配置成硬件模式。代码见下。

前提是基本配置正确，除了SPI工作模式和NSS模式，其他的比如时钟状态和数据捕获，主从机都要一致。

相关代码

主机SPI主要配置：

SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置 SPI 全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //设置 SPI 工作模式:主 SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置 SPI 的数据大小: 8 位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //数据捕获于第二个时钟沿
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件管理
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2; //预分频 2
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式

从机SPI主要配置

SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置 SPI 全双工
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave; //设置 SPI 工作模式:从SPI
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置 SPI 的数据大小: 8 位帧结构
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //数据捕获于第二个时钟沿
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Hard; //NSS 信号由硬件管理
SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_2; //预分频 2
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始
SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式

中断比较好配置，我就不写了，就是打开接受中断，配置下NVIC。
主机发送函数：

int hwd_spi_master_send(SPI_CB *dev,u8 *pData)
{
	uint8_t* point = pData;
    u8 ret = 0;
	if(point == NULL)
	{
		HWD_LOG(LOGEVENT, "spi_write error, send pData NULL");
		return HWD_STATUS_FAILURE;
	}
	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(dev->SPIx, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
	SPI_I2S_SendData(dev->SPIx, *point); 
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(dev->SPIx, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); 
	
	ret = SPI_I2S_ReceiveData(dev->SPIx); //无效
    //printf("\r\nret = 0x%x",ret);

	return HWD_STATUS_OK;
}

代码跟网上的都一样。
主机接收函数：

int hwd_spi_master_read(SPI_CB *dev,u8 *pData)
{
	uint8_t* point = pData;
	
	if(point == NULL)
	{
		HWD_LOG(LOGEVENT, "spi_read error, read pData NULL");
		return HWD_STATUS_FAILURE;
	}
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(dev->SPIx, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);

	hwd_DelayMS(5);//延时
	SPI_I2S_SendData(dev->SPIx, 0xFF);	  //发送与应用不相关的数据，为后续的读数据提供时钟信号
	while (SPI_I2S_GetFlagStatus(dev->SPIx, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); 
	*point = SPI_I2S_ReceiveData(dev->SPIx); 

	return HWD_STATUS_OK;
}

发送函数跟网上的都一样，但是我加了一步延时，如果没有这一步，或者换位置，数据就会异常，可能出错，也可能移位，跟从机的处理速度有关。之前就是我在从机的发送函数里加了几个打印，出现数据移位，我以为没有办法解决，然后调试完成去掉打印后，通信正常，对了，前提是主机要加上延时。我不确定这里加延时是否合理，我的理解就是主机等待上一次发送的数据完成后，延时一段时间等待从机那边把需要的数据放入到DR寄存器中，然后主机再读取。如果不合理请指正。

从机中断处理：

void hwd_SPI_IrqHandler(int SpiIndex)
{
    portBASE_TYPE xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE;
    char cChar = 0;

    cChar = SPI_I2S_ReceiveData(g_SpiCb[SpiIndex].SPIx);
    if(g_SpiCb[SpiIndex].xRxedChars != serINVALID_QUEUE)
        xQueueSendFromISR(g_SpiCb[SpiIndex].xRxedChars, 
            &cChar, &xHigherPriorityTaskWoken);

    //上下文切换
    portEND_SWITCHING_ISR(xHigherPriorityTaskWoken);  
}

这里不用纠结函数名的问题，我在外面加了一层函数，大家看函数内部就行了。
因为使用了freeRtos，所以使用的队列函数，这里不使用直接接收处理应该也是可以的，我没试过。中断直接处理我担心处理的速度问题，因为在我这里收到数据直接发送给队列后继续等待，处理函数在另一个地方。不会占用太多中断函数处理的时间，如果直接处理可能会有问题。大家可以试下。
从机发送函数：

int hwd_spi_slave_send(SPI_CB *dev,u8 *pData)
{
    uint8_t* point = pData;

	if(point == NULL)
	{
		HWD_LOG(LOGEVENT, "spi_write error, send pData NULL");
		return HWD_STATUS_FAILURE;
	}

	while(SPI_I2S_GetFlagStatus(dev->SPIx, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
	SPI_I2S_SendData(dev->SPIx, *point); 
	//while(SPI_I2S_GetFlagStatus(dev->SPIx, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
	//SPI_I2S_ReceiveData(dev->SPIx); //无效
	
    return HWD_STATUS_OK;
}

从机发送函数跟主机不太一样，从机发送不需要再读取。

总结

结果我就不发了，通信都是正常的，我这里主要就是两点：
1.主机NSS要配成软件模式，从机要配成硬件模式。
2.主机读取加延时函数。

SPI主从通信问题很多，需要多试试，我的解决办法都是我试了很多次才成功的，大家可能用了我这些也还是有问题，自己多试试。

补充一下：ST官方手册里写的很清楚，数据移位是正常的，如果没有必要，那就不用强制把它搞成数据同步的。