[導讀]SPI是一種同步、高速、全雙工的通信總線，全稱為SerialPeripheralInterface（串行外設接口），由Motorola公司提出。在嵌入式系統(tǒng)設計時，常使用SPI接口連接一些傳感器、外接存儲器或通信模組，本期內(nèi)容將通過RV-STAR和ArduinoUNO間的SPI通...
SPI是一種同步、高速、全雙工的通信總線，全稱為Serial Peripheral Interface（串行外設接口），由Motorola公司提出。在嵌入式系統(tǒng)設計時，常使用SPI接口連接一些傳感器、外接存儲器或通信模組，本期內(nèi)容將通過RV-STAR和Arduino UNO間的SPI通信例程，帶領大家了解SPI的應用方法。
系統(tǒng)環(huán)境Windows?10-64bit
軟件平臺NucleiStudio IDE 202102版CoolTerm
硬件需求RV-STAR開發(fā)板Arduino UNO開發(fā)板
SPI原理簡介
SPI是一種主從式的總線通信，通常是“一主一從”或“一主多從”，但如果能保證系統(tǒng)中任意時刻只有一個處于激活狀態(tài)的主設備，也可以通過時分實現(xiàn)一條總線上有多個主設備。標準的SPI需要四根信號線：
SPI的工作基于移位寄存器：為實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸或數(shù)據(jù)接收，主設備和從設備包含了專用的移位寄存器，通常是8位或16位。工作過程就像一個環(huán)形傳送帶：由主機逐位將數(shù)據(jù)放在傳送帶上，并驅動傳送帶將數(shù)據(jù)傳送到從機，同時從機也會同步地逐位將數(shù)據(jù)傳送給主機。
GD32VF103的SPI模塊
GD32VF103的SPI接口模塊提供了基于SPI協(xié)議的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能，可以工作于主機或從機模式，同時具有硬件CRC計算和校驗的全雙工及半雙工模式。
SPI模塊的主要特征：
實驗部分
實驗部分我們將實現(xiàn)一個簡單的SPI通信過程：字符串數(shù)據(jù)由主機（RV-STAR）生成，并通過SPI接口發(fā)送到從機（Arduino UNO），然后從機再將字符串數(shù)據(jù)通過串口打印輸出到PC主機上。由于我們采用的是“一主一從”的通信模式，不需要進行片選，因此可以省去SS線的連接（但一定要共地線），這樣也可以同時簡化部分代碼，可以參考如下方式將兩個開發(fā)板進行連線：
然后需要分別創(chuàng)建工程并編寫代碼，RV-STAR的工程創(chuàng)建相信讀者們已經(jīng)很熟悉了，Arduino的話，可用Arduino IDE進行開發(fā)。RV-STAR 作為?SPI 主機，在傳輸數(shù)據(jù)前需要對?SPI 外設進行配置：首先使能外設時鐘，然后初始化輸出端口，SCK 和 MOSI 引腳初始化為推挽輸出模式，MOSI需要初始化為浮空輸入模式；然后創(chuàng)建一個 SPI 初始化結構體并進行配置，其中，需要設置時鐘極性為低、在第一個跳變沿處理數(shù)據(jù)（即 SPI_CK_PL_LOW_PH_1EDGE），這是為了和Arduino的SPI默認配置保持一致，另外由于Arduino本身的時鐘速率較低，SPI速率不宜過高，因此這里分頻系數(shù)設置為128，配置部分的完整代碼如下：
void?spi_config()
{
????rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
????rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);
????rcu_periph_clock_enable(RCU_SPI0);
????/* configure SPI0 GPIO : SCK/PA5, MISO/PA6, MOSI/PA7 */
????gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_7);
????gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);
????spi_parameter_struct spi_init_struct;
????/* deinitialize SPI and the parameters */
????spi_i2s_deinit(SPI0);
????
????spi_struct_para_init(
系統(tǒng)環(huán)境Windows?10-64bit
軟件平臺NucleiStudio IDE 202102版CoolTerm
硬件需求RV-STAR開發(fā)板Arduino UNO開發(fā)板
SPI原理簡介
SPI是一種主從式的總線通信，通常是“一主一從”或“一主多從”，但如果能保證系統(tǒng)中任意時刻只有一個處于激活狀態(tài)的主設備，也可以通過時分實現(xiàn)一條總線上有多個主設備。標準的SPI需要四根信號線：
- SS（Slave Select）：從設備選擇，也稱片選，主機通過拉低從機的片選信號選擇從機
- SCK（Serial Clock）：傳輸時鐘的信號線，時鐘信號由主機產(chǎn)生，類似于I2C的SCL
- MOSI（Master Out Slave In）：主設備輸出，從設備輸入，由主機向從機發(fā)送數(shù)據(jù)的通道
- MISO（Master In Slave Out）：主設備輸入，從設備輸出，由從機向主機發(fā)送數(shù)據(jù)的通道
SPI的工作基于移位寄存器：為實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸或數(shù)據(jù)接收，主設備和從設備包含了專用的移位寄存器，通常是8位或16位。工作過程就像一個環(huán)形傳送帶：由主機逐位將數(shù)據(jù)放在傳送帶上，并驅動傳送帶將數(shù)據(jù)傳送到從機，同時從機也會同步地逐位將數(shù)據(jù)傳送給主機。
GD32VF103的SPI模塊
GD32VF103的SPI接口模塊提供了基于SPI協(xié)議的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能，可以工作于主機或從機模式，同時具有硬件CRC計算和校驗的全雙工及半雙工模式。
SPI模塊的主要特征：
- 支持全雙工和半雙工的主從操作
- 16位寬度，獨立的發(fā)送和接收緩沖區(qū)
- 8位或16位數(shù)據(jù)幀格式
- 低位在前或高位在前的數(shù)據(jù)位順序
- 軟件和硬件NSS管理
- 硬件CRC計算、發(fā)送和校驗
- 發(fā)送和接收支持DMA模式
- 支持SPI TI模式
- 支持SPI NSS脈沖模式
實驗部分
實驗部分我們將實現(xiàn)一個簡單的SPI通信過程：字符串數(shù)據(jù)由主機（RV-STAR）生成，并通過SPI接口發(fā)送到從機（Arduino UNO），然后從機再將字符串數(shù)據(jù)通過串口打印輸出到PC主機上。由于我們采用的是“一主一從”的通信模式，不需要進行片選，因此可以省去SS線的連接（但一定要共地線），這樣也可以同時簡化部分代碼，可以參考如下方式將兩個開發(fā)板進行連線：
然后需要分別創(chuàng)建工程并編寫代碼，RV-STAR的工程創(chuàng)建相信讀者們已經(jīng)很熟悉了，Arduino的話，可用Arduino IDE進行開發(fā)。RV-STAR 作為?SPI 主機，在傳輸數(shù)據(jù)前需要對?SPI 外設進行配置：首先使能外設時鐘，然后初始化輸出端口，SCK 和 MOSI 引腳初始化為推挽輸出模式，MOSI需要初始化為浮空輸入模式；然后創(chuàng)建一個 SPI 初始化結構體并進行配置，其中，需要設置時鐘極性為低、在第一個跳變沿處理數(shù)據(jù)（即 SPI_CK_PL_LOW_PH_1EDGE），這是為了和Arduino的SPI默認配置保持一致，另外由于Arduino本身的時鐘速率較低，SPI速率不宜過高，因此這里分頻系數(shù)設置為128，配置部分的完整代碼如下：
void?spi_config()
{
????rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
????rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);
????rcu_periph_clock_enable(RCU_SPI0);
????/* configure SPI0 GPIO : SCK/PA5, MISO/PA6, MOSI/PA7 */
????gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_7);
????gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_6);
????spi_parameter_struct spi_init_struct;
????/* deinitialize SPI and the parameters */
????spi_i2s_deinit(SPI0);
????
????spi_struct_para_init(
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