首页 › CH32V CH573单片机芯片 › 五十三章：CH32V103应用教程——SPI-DMA

草帽王子 发表于 2021-4-30 11:18:12

五十三章：CH32V103应用教程——SPI-DMA

本帖最后由 草帽王子 于 2021-9-10 17:44 编辑

本章教程主要在SPI全双工模式下使用DMA进行SPI通信实验。


1、SPI简介及相关函数介绍

SPI模块支持使用DMA加快数据通讯速度，可以使用DMA向发送缓冲区填写数据，或者使用DMA从接受缓冲区及时取走数据。DMA会以RXNE和TXE为信号及时取走或发来数据。DMA也可以工作在单工或者加CRC校验的模式。

当SPI控制寄存器2（SPI_CTLR2）上的对应使能位（RXDMAEN位和TXDMAEN位）被置1时，可以启用接收缓冲区DMA或者发送缓冲区DMA。

● 发送数据时，当发送缓冲区为空时（即SPI状态寄存器位TXE=1）发出DMA请求，DMA控制器则写数据至SPI数据寄存器（SPIx_DATAR），TXE标志因此而被清除。
● 接收数据时，当接收缓冲区非空时（即SPI状态寄存器位RXNE=1）发出DMA请求，DMA控制器则从SPI数据寄存器（SPIx_DATAR）读出数据，RXNE标志因此而被清除。

当只使用SPI发送数据时，只需使能SPI的发送DMA通道。此时，因为没有读取收到的数据，SPI状态寄存器（SPIx_STATR）OVR位被置1(译注：软件不必理会这个标志)。

当只使用SPI接收数据时，只需使能SPI的接收DMA通道。

在发送模式下，当DMA已经传输了所有要发送的数据(DMA中断状态寄存器（DMA_INTFR）的TCIF标志变为1（传输完成）)后，可以通过监视BSY标志以确认SPI通信结束，这样可以避免在关闭SPI或进入停止模式时，破坏最后一个数据的传输。因此软件需要先等待TXE=1，然后等待BSY=0。

注：在不连续的通信中，在写数据到SPIx_DATAR的操作与BSY位被置为’1’之间，有2个APB时钟周期的延迟，因此，在写完最后一个数据后需要先等待TXE=1再等待BSY=0。


2、硬件设计

本章教程主要在SPI全双工模式下使用DMA发送和接收数据，需用到两个开发板，且由于采用全双工模式，因此主设备和从设备均要使用MOSI引脚和MISO引脚以及SCK引脚进行通讯。此处使用外设为SPI1，主设备和从设备MOSI对应引脚均为PA7引脚、MISO对应引脚均为PA6引脚，将主设备PA6、PA7引脚与从设备PA6、PA7引脚一一对应连接起来，此外还需将两个开发板SPI1对应的SCK引脚PA5连接起来。

此外，由于两个开发板需要同时进行上电传输，因此将两个开发板的3.3V引脚和GND引脚进行连接。


3、软件设计

本章教程主要在第50章基础上进行，通过使用DMA进行数据发送和接收，具体程序如下：

spi.h文件
#ifndef __SPI_H
#define __SPI_H

#include "ch32v10x_conf.h"

/* SPI Mode Definition */
#define HOST_MODE    0
#define SLAVE_MODE   1

/* SPI Communication Mode Selection */
//#define SPI_MODE   HOST_MODE
#define SPI_MODE   SLAVE_MODE

#defineSize18

extern u16 TxData;
extern u16 RxData;

void SPI_FullDuplex_Init(void);
void DMA_Tx_Init( DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx, u32 ppadr, u32 memadr, u16 bufsize);
void DMA_Rx_Init( DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx, u32 ppadr, u32 memadr, u16 bufsize);

#endif
spi.c文件
#include "spi.h"

/* Global Variable */

u16 TxData = { 0x0101, 0x0202, 0x0303, 0x0404, 0x0505, 0x0606,
                     0x1111, 0x1212, 0x1313, 0x1414, 0x1515, 0x1616,
                     0x2121, 0x2222, 0x2323, 0x2424, 0x2525, 0x2626 };
u16 RxData;

/*******************************************************************************
* Function Name: SPI_FullDuplex_Init
* Description    : Configuring the SPI for full-duplex communication.
* Input          : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void SPI_FullDuplex_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE );

#if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   //复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;   //浮空输入
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

#elif (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStructure );

#endif

    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;   //全双工模式

#if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;//主机模式

#elif (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;   //从机模式

#endif

    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_16b; //16位数据格式
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;         //时钟低电平有效
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;       //数据捕获于第一个时钟沿
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;          //软件控制NSS引脚
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;   //64分频
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB; //数据传输：LSB
    SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;   //CRC计算用到的多项式
    SPI_Init( SPI1, &SPI_InitStructure );

#if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    SPI_I2S_DMACmd( SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE );//SPI1DMA发送通道使能
    SPI_I2S_DMACmd( SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE );//SPI1DMA接收通道使能

#endif

    SPI_Cmd( SPI1, ENABLE );
}

/*******************************************************************************
* Function Name: DMA_Tx_Init
* Description    : Initializes the SPI1 DMA Channelx configuration.
* Input          : DMA_CHx:
*                  x can be 1 to 7.
*                  ppadr: Peripheral base address.
*                  memadr: Memory base address.
*                  bufsize: DMA channel buffer size.
* Return         : None
*******************************************************************************/
void DMA_Tx_Init( DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx, u32 ppadr, u32 memadr, u16 bufsize)
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

    RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE );

    DMA_DeInit(DMA_CHx);

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ppadr;//外设基地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = memadr;   //内存基地址
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; //外设作为数据传输的目的地
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = bufsize;      //DMA缓存大小
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //指定外设地址不变。
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;          //指定存储器地址递增。
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;//设置外设数据单位
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;          //设置存储器数据单位
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;            //设置对应DMA工作模式为正常模式
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;//设置DMA通道优先级
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //禁止使能DMA存储器到存储器的传输方式
    DMA_Init( DMA_CHx, &DMA_InitStructure );   //初始化DMA
}

/*******************************************************************************
* Function Name: DMA_Rx_Init
* Description    : Initializes the SPI1 DMA Channelx configuration.
* Input          : DMA_CHx:
*                  x can be 1 to 7.
*                  ppadr; Peripheral base address.
*                  memadr: Memory base address.
*                  bufsize: DMA channel buffer size.
* Return         : None
*******************************************************************************/
void DMA_Rx_Init( DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx, u32 ppadr, u32 memadr, u16 bufsize )
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

    RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE );

    DMA_DeInit(DMA_CHx);

    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ppadr;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = memadr;
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = bufsize;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
    DMA_Init( DMA_CHx, &DMA_InitStructure );
}spi.c文件主要包括3个函数：SPI_FullDuplex_Init函数、DMA_Tx_Init函数以及DMA_Rx_Init函数。

SPI_FullDuplex_Init函数主要进行SPI1全双工通信模式下的主机和从机配置。

首先，由于采用全双工通信方式，且采用软件控制NSS引脚，因此需要对主机和从机的SCK引脚、MOSI引脚和MISO引脚进行GPIO初始化配置。

此外，还需要进行主机和从机配置，此配置可根据CH32V103应用手册主模式和从模式配置步骤进行，主要对SPI通信的通信方向、主从模式、数据帧大小、时钟极性、时钟相位、NSS引脚使用方式、波特率等进行配置，可对照手册参考标准库函数ch32v10x_spi.c文件中SPI_Init函数进行配置。

DMA_Tx_Init函数主要进行DMA发送数据初始化配置，DMA_Rx_Init函数主要进行DMA接收数据初始化配置。

main.c文件
/********************************** (C) COPYRIGHT *******************************
* File Name          : main.c
* Author             : WCH
* Version            : V1.0.0
* Date               : 2020/04/30
* Description      : Main program body.
*******************************************************************************/

#include "debug.h"
#include "spi.h"
#include "string.h"

/*
*@Note
SPI使用DMA，Master/Slave 模式收发例程：
Master：SPI1_SCK(PA5)、SPI1_MISO(PA6)、SPI1_MOSI(PA7)。
Slave ：SPI1_SCK(PA5)、SPI1_MISO(PA6)、SPI1_MOSI(PA7)。

本例程演示 Master 和 Slave 同时使用 DAM 全双工收发。
注：两块板子分别下载 Master 和 Slave 程序，同时上电。
   硬件连线：PA5 —— PA5
         PA6 —— PA6
         PA7 —— PA7
*/
/*******************************************************************************
* Function Name: main
* Description    : Main program.
* Input          : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
int main(void)
{
    u8 i=0,j=0;

    Delay_Init();
    USART_Printf_Init(115200);
    printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

    SPI_FullDuplex_Init();//SPI初始化

#if (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
    printf("Slave Mode\r\n");
    Delay_Ms(1000);

#endif

#if (SPI_MODE == HOST_MODE)
    printf("Host Mode\r\n");
    Delay_Ms(2000);

    DMA_Tx_Init( DMA1_Channel3, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)TxData, Size );//DMA发送通道初始化
    DMA_Rx_Init( DMA1_Channel2, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)RxData, Size );//DMA接收通道初始化
    DMA_Cmd( DMA1_Channel3, ENABLE );//开启DMA1通道3发送数据
    DMA_Cmd( DMA1_Channel2, ENABLE );//开启DMA1通道2接收数据

#endif

    while(1)
    {
#if (SPI_MODE == HOST_MODE)

      /* 等待接收通道接收完成和发送通道发送完成 */
      while( (!DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2)) &&(!DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3)) );

      for( i=0; i<Size; i++ )
      {
            printf( " RxData:%04x\r\n", RxData );
      }

#elif (SPI_MODE == SLAVE_MODE)
      while( ( i<Size ) || ( j<Size ))
      {
            if( i<Size )
            {
                if( SPI_I2S_GetFlagStatus( SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE ) != RESET )
                {
                  SPI_I2S_SendData( SPI1, TxData );
                  i++;
                }
            }

            if( j<Size )
            {
                if( SPI_I2S_GetFlagStatus( SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE ) != RESET )
                {
                  RxData = SPI_I2S_ReceiveData( SPI1 );
                  j++;
                }
            }
      }

      for( i=0; i<Size; i++ )
      {
            printf( " RxData:%04x\r\n", RxData );
      }

#endif

      while(1);
    }
}

main.c文件主要进行主机和从机下的数据发送和接收。


4、下载验证

将编译好的程序分别在主机模式和从机模式下下载到两个开发版，并将主机的引脚与从机的引脚一一对应进行连接，开发板上电后，串口打印如下：
主机打印：
从机打印：

52、SPI-DMA.rar

链接：https://pan.baidu.com/s/1kMC3qGGYHwPs5SIy0ncHOA
提取码：wae6
复制这段内容后打开百度网盘手机App，操作更方便哦

完

查看完整版本: 五十三章：CH32V103应用教程——SPI-DMA