SPI实验--数码管
一、SPI概念
1.SPI总线是Motorola首先提出的全双工三线制/四线制同步串行总线
2.采用主从模式（Master
Slave）架构，支持多slave模式应用，在实际开发使用中，大多数使用单主机多从机模式
3.时钟由Master控制，在时钟移位脉
冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first），也可以低位在前，高位在后
4.SPI接口有2根单向数据线，为全双工
通信，目前应用中的数据速率可达几Mbps的水平
5.SPI总线被广泛地使用在FLASH、ADC、LCD等设备与MCU间通信，要求通讯速率较高的场合
6.本次实验：SOC<—SPI总线—>数码管
二、SPI硬件连接
SPI一共有四根信号线：设备选择线、时钟线、串行输出数据线、
串行输入数据线
设备选择线(片选线)：NSS
时钟线：SCK
串行输出数据线：MOSI
串行输入数据线：MISO
M:master主机 O:output输出 S:slave从机 I:input输入
• （1）MOSI：主器件数据输出，从器件数据输入
• （2）MISO：主器件数据输入，从器件数据输出
• （3）SCLK ：时钟信号，由主器件产生
• （4）/SS：从器件使能信号，由主器件控制（片选）
三、SPI总线通信协议
起始信号: NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号
结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号
数据传输：SPI使用MOSI及MISO信号线来传输数据，使用SCK信号线进行数据同步。
MOSI及MISO数据线在SCK的每个时钟周期传输一位数据，且数据输入输出是同时进行
的。SPI每次数据传输可以 8 位或 16 位为单位，每次传输的单位数不受限制
四、SPI四种通信模式
五、代码实现数码管
spi.h
#ifndef __SPI_H__
#define __SPI_H__
#include "stm32mp1xx_gpio.h"
#include "stm32mp1xx_rcc.h"
// MOSI对应的引脚输出高低电平的信号
#define MOSI_OUTPUT_H() do{
GPIOE->ODR |= (0x1 << 14);}while(0)
#define MOSI_OUTPUT_L() do{
GPIOE->ODR &= (~(0x1 << 14));}while(0)
// 对应595芯片的锁存引脚输出高低电平
#define NSS_OUTPUT_H() do{
GPIOE->ODR |= (0x1 << 11);}while(0)
#define NSS_OUTPUT_L() do{
GPIOE->ODR &= (~(0x1 << 11));}while(0)
// 时钟信号对应的引脚输出高低电平
#define SCK_OUTPUT_H() do{
GPIOE->ODR |= (0x1 << 12);}while(0)
#define SCK_OUTPUT_L() do{
GPIOE->ODR &= (~(0x1 << 12));}while(0)
/*
* 函数功能： SPI初始化函数，推挽输出，高速，禁止上拉和下拉
* 函数参数：无
* 函数返回值：无
*/
void SPI_init(void);
/*
* 函数功能：SPI发送数据的函数
* 函数参数：dat : 要发送的数据
* 函数返回值：无
*
*/
void SPI_write(unsigned char dat);
#endif // __SPI_H__
spi.c
#include "spi.h"
/* SPI4_NSS ----> PE11
* SPI4_SCK ----> PE12
* SPI4_MOSI ----> PE14
* SPI4_MISO ----> PE13
* */
/* 数码管的编码， 先发送低位，在发送高位
* A B C D E F G DP
* 1 1 1 1 1 1 0 0 0xFC 0
* 0 1 1 0 0 0 0 0 0x60 1
* 1 1 0 1 1 0 1 0 0xDA 2
* 1 1 1 1 0 0 1 0 0xF2 3
* 0 1 1 0 0 1 1 0 0x66 4
* 1 0 1 1 0 1 1 0 0xB6 5
* 1 0 1 1 1 1 1 0 0xBE 6
* 1 1 1 0 0 0 0 0 0xE0 7
* 1 1 1 1 1 1 1 0 0xFE 8
* 1 1 1 1 0 1 1 0 0xF6 9
* */
void delay_us1(unsigned int us)
{
int i,j;
for(i = 0; i < us;i++)
for (j = 0; j < 1;j++);
}
void SPI_init(void)
{
RCC->MP_AHB4ENSETR |= (0x1 << 4);
// MOSI PE14
GPIOE->MODER &= (~(0x3 << 28));
GPIOE->MODER |= (0x1 << 28);
GPIOE->OTYPER &= (~(0x1 << 14));
GPIOE->OSPEEDR &= (~(0x3 << 28));
// GPIOE->OSPEEDR |= (0x2 << 28);
GPIOE->PUPDR &= (~(0x3 << 28));
// MISO PE13
GPIOE->MODER &= (~(0x3 << 26));
GPIOE->OSPEEDR &= (~(0x3 << 26));
// GPIOE->OSPEEDR |= (0x2 << 26);
GPIOE->PUPDR &= (~(0x3 << 26));
// SCK PE12
GPIOE->MODER &= (~(0x3 << 24));
GPIOE->MODER |= (0x1 << 24);
GPIOE->OTYPER &= (~(0x1 << 12));
GPIOE->OSPEEDR &= (~(0x3 << 24));
// GPIOE->OSPEEDR |= (0x2 << 24);
GPIOE->PUPDR &= (~(0x3 << 24));
// NSS PE11
GPIOE->MODER &= (~(0x3 << 22));
GPIOE->MODER |= (0x1 << 22);
GPIOE->OTYPER &= (~(0x1 << 11));
GPIOE->OSPEEDR &= (~(0x3 << 22));
// GPIOE->OSPEEDR |= (0x2 << 22);
GPIOE->PUPDR &= (~(0x3 << 22));
NSS_OUTPUT_L(); // 595芯片的锁存引脚拉低
SCK_OUTPUT_L(); // SPI的时钟线拉低
}
void SPI_write(unsigned char dat)
{
unsigned char i;
for(i = 0; i < 8; i++)
{
if(dat & 0x01)
{
MOSI_OUTPUT_H(); // MOSI线写高
} else {
MOSI_OUTPUT_L(); // MOSI线写低
}
dat >>= 1;
// 时钟线从低电平到高电平的变化时，MOSI数据线上的数据
// 被写到595芯片的移位寄存器中
SCK_OUTPUT_L(); // SCK拉低
delay_us1(10);
SCK_OUTPUT_H(); // SCK拉高
delay_us1(10);
}
//NSS_OUTPUT_L();
//NSS_OUTPUT_H();
}
main.c
#include "gpio.h"
#include "spi.h"
extern void printf(const char *fmt, ...);
void delay_ms(int ms)
{
int i,j;
for(i = 0; i < ms;i++)
for (j = 0; j < 1800; j++);
}
int num[10] = {
0xFC,0x60,0xDA,0xF2,0x66,0xB6,0xBE,0xE0,0xFE,0xF6};
int main(void)
{
unsigned char i;
SPI_init();
while(1)
{
#if 0
for(i = 0; i < 10; i++)
{
SPI_write(0xF0); // 发送数码管的位
SPI_write(num[i]); // 发送数码管的段
NSS_OUTPUT_L();
delay_ms(1);
NSS_OUTPUT_H(); // 锁存的时钟从低到高的变化
// 将移位寄存器中的数据锁存到锁存寄存器中
delay_ms(1000);
}
#else
for(i = 0; i < 4; i++)
{
SPI_write(0x80 >> i);
SPI_write(num[i+1]);
NSS_OUTPUT_L();
delay_ms(1);
NSS_OUTPUT_H();
}
#endif
}
return 0;
}