Как правильно инициализировать SPI в STM32F0. Какие типичные ошибки допускают при настройке SPI. Как избежать проблем при отправке данных по SPI. Какие неочевидные особенности есть у SPI в STM32F0.
Основы работы с SPI в микроконтроллерах STM32F0
Интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) широко используется для обмена данными между микроконтроллерами и различными периферийными устройствами. Однако при работе с SPI в микроконтроллерах семейства STM32F0 существует ряд неочевидных моментов и потенциальных проблем, о которых следует знать.
Прежде чем погрузиться в детали, важно отметить, что если вы используете стандартные библиотеки STM32 (SPL) или HAL, многие из описанных ниже нюансов уже учтены за вас. Но если вы работаете с регистрами напрямую, эта информация будет для вас крайне полезна.
Правильная инициализация SPI: ключевые моменты
При настройке SPI в STM32F0 следует обратить внимание на несколько важных аспектов:
1. Подача тактового сигнала
Многие забывают о необходимости подачи тактового сигнала на интерфейс SPI. Но даже если вы помните об этом, есть один нюанс: если вы подаете тактовый сигнал и настраиваете SPI в одной функции, следует выдержать паузу в 1 такт шины APB перед записью в регистры конфигурации SPI.
Как это сделать? Вот простой способ:
volatile uint32_t tmp;
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_SPI1EN;
tmp = RCC->APB2ENR;
(void)tmp;
// Теперь можно настраивать SPI
2. Правильная последовательность включения
Включать интерфейс SPI (устанавливать бит SPE в регистре CR1) следует только после полной настройки. В противном случае вы рискуете получить ошибку MODF (Mode Fault) и неработоспособный интерфейс.
3. Проверка ошибок при настройке
Всегда проверяйте бит MODF (Mode Fault) в регистре статуса (SR) при отладке настроек SPI. Установленный бит MODF сигнализирует об ошибках в конфигурации.
Особенности работы с Chip Select (CS) в STM32F0
Управление линией Chip Select (CS) в SPI может осуществляться как аппаратно, так и программно. Рассмотрим оба варианта:
Аппаратное управление CS
Если вы хотите, чтобы SPI автоматически управлял сигналом CS, необходимо правильно настроить соответствующие биты:
- Бит NSS в регистре CR1 должен быть сброшен в 0
- Бит SSOE в регистре CR1 должен быть установлен в 1
- Бит NSSP в регистре CR2 при установке в 1 будет выставлять высокий уровень на CS между передачами байтов (работает только если CPHA = 0)
Однако автоматический режим имеет ограничения и может быть чувствителен к помехам на линии.
Программное управление CS
Для программного управления CS используйте следующие настройки:
- Установите бит SSM в регистре CR1 в 1
- Установите бит SSI в регистре CR1 в 1
После этого вы можете использовать любой доступный GPIO в качестве CS, управляя им программно.
Тонкости отправки данных по SPI в STM32F0
При отправке данных по SPI в STM32F0 есть несколько неочевидных моментов, о которых следует знать:
Понимание битов TXE и BSY
В регистре статуса SR есть два важных бита:
- TXE (Transmit buffer empty): устанавливается в 1, когда регистр данных DR свободен для записи
- BSY (Busy): устанавливается в 1, когда SPI занят передачей данных
Для корректной отправки данных следует дождаться установки TXE в 1 перед записью в DR, а для отключения CS — сброса BSY в 0 после завершения передачи.
Особенности записи данных в регистр DR
Интересная особенность SPI в STM32F0 заключается в том, что даже в режиме 8-битных данных запись в регистр DR происходит 16-битным словом. Это может приводить к неожиданным результатам.
Например, команда:
SPI1->DR = 0x5A;
фактически записывает в DR два байта: 0x5A и 0x00.
Для отправки только одного байта используйте следующий прием:*(uint8_t *)&SPI1->DR = 0x5A;
Это гарантирует запись только одного байта в регистр DR.
Оптимизация производительности при работе с SPI
Для повышения эффективности работы с SPI в STM32F0 можно использовать следующие приемы:
Использование DMA
Прямой доступ к памяти (DMA) позволяет существенно снизить нагрузку на процессор при передаче данных. Однако при использовании DMA с SPI есть свои нюансы:
- Настройте DMA на передачу фиксированного объема данных
- Используйте прерывание IDLE от UART для определения окончания приема, если длина пакета заранее неизвестна
- При необходимости используйте кольцевой буфер для непрерывного приема данных
Оптимизация обработки прерываний
Для снижения накладных расходов на обработку прерываний:
- Используйте прерывания только при необходимости, например, для определения окончания передачи
- Минимизируйте код в обработчиках прерываний, перенося основную логику в основной цикл программы
- Рассмотрите возможность использования флагов вместо прерываний для некритичных по времени операций
Отладка и решение проблем при работе с SPI
При возникновении проблем с SPI в STM32F0 следуйте этим рекомендациям:
Использование осциллографа или логического анализатора
Визуальный анализ сигналов на линиях SPI поможет выявить многие проблемы:
- Проверьте правильность формирования сигналов MOSI, MISO, SCK и CS
- Убедитесь в корректности временных параметров (частота SCK, задержки между CS и данными)
- Проанализируйте содержимое передаваемых пакетов данных
Проверка настроек SPI
Тщательно проверьте все настройки SPI:
- Убедитесь в правильности конфигурации пинов (альтернативные функции, скорость, подтяжка)
- Проверьте настройки делителя частоты SCK
- Убедитесь в корректности выбора режима SPI (CPOL, CPHA)
- Проверьте настройки управления CS (аппаратное или программное)
Отладка с помощью отладчика
Используйте возможности отладчика для пошагового выполнения кода и анализа состояния регистров SPI:
- Установите точки останова в ключевых местах кода, связанных с работой SPI
- Проверяйте значения регистров CR1, CR2, SR в процессе выполнения программы
- Анализируйте содержимое буферов передачи и приема данных
Заключение: ключевые моменты при работе с SPI в STM32F0
Работа с интерфейсом SPI в микроконтроллерах STM32F0 требует внимания к деталям и понимания особенностей его реализации. Вот ключевые моменты, которые следует помнить:
- Правильная последовательность инициализации SPI критически важна для его корректной работы
- Управление линией CS может осуществляться как аппаратно, так и программно, каждый вариант имеет свои особенности
- При отправке данных по SPI важно учитывать особенности работы регистра DR и правильно интерпретировать биты статуса
- Использование DMA может значительно повысить эффективность работы с SPI, особенно при передаче больших объемов данных
- При возникновении проблем важно использовать комплексный подход к отладке, сочетая анализ сигналов, проверку настроек и пошаговое выполнение кода
Понимание этих нюансов позволит вам эффективно использовать SPI в ваших проектах на базе микроконтроллеров STM32F0, избегая типичных ошибок и проблем.
SPI в STM32F0 как не сесть в лужу или правильная инициализация и отправка данных. Часть 1
Довольно странные и неочевидные вещи творятся с SPI в микроконтроллерах STM32. Конечно, если Вы используете SPL или HAL, то Вам не о чем беспокоиться, там все уже сделано за Вас. А вот если Вы пытаетесь разобраться с микроконтроллером на более низком уровне и, возможно, уже наткнулись на некоторые странности в работе интерфейса, то продолжайте читать, возможно Вы найдете ответы на свои вопросы в моей статье.
Хорошее правило — при настройке SPI в режиме отладки всегда проверяйте бит MODF (mode fault) в регистре статуса (SR). При наличии ошибок в настройках SPI бит MODF будет установлен в 1.
А теперь о распространенных ошибках в настройках и неочевидных деталях:
- Подача тактового сигнала на интерфейс SPI
Многие забывают подать тактовый сигнал, но сейчас не об этом. Если Вы подаете тактовый сигнал на интерфейс SPI и настраиваете его в одной и той же функции, то правильным решением будет подождать 1 такт шины APB прежде чем писать в регистры конфигурации SPI. Самый простой способ — это создать временную переменную и прочитать в нее один из регистров шины APB.
volatile uint32_t tmp;
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_SPI1EN;
tmp = RCC->APB2ENR;
(void)tmp;
После этого можно переходить к настройке. Очень важно, чтобы тактирование подавалось перед записью в регистры SPI.
- Включение SPI
Включать интерфейс SPI стоит только после полной настройки, иначе рискуете получить MODF и неработоспособный интерфейс. Под «включением» подразумевается установка бита SPE в регистре CR1 в 1. Изменять многие настройки тоже нельзя без отключения, иначе опять получите MODF.
- Использование Chip Select (управляется железом)
Если Вы хотите использовать CS в автоматическом режиме (чтобы SPI сам его дергал при передаче байта), то необходимо правильно это дело настроить. Будем считать, что Вы правильно сконфигурировали GPIO на работу в режиме альтернативной функции (MISO, MOSI, SCK и NSS) (NSS — это Chip select), иначе получите установленным бит MODF в регистре статуса SR.
За работу NSS отвечают несколько бит:
— бит NSS в регистре CR1 должен быть сброшен в 0. Это позволит интерфейсу SPI управлять ногой NSS (CS) в автоматическом режиме.
— бит SSOE в регистре CR1 должен быть установлен в 1. Эта настройка установит сигнал на ноге NSS в 0 при включении SPI (при этом NSS будет всегда включен пока включен SPI, даже если данные не передаются).
— бит NSSP в регистре CR2 при установке в 1 будет выставлять на ноге NSS высокий уровень между передаваемыми данными (между каждым байтом в режиме 8 бит). Но эта настройка не будет работать, если бит CPHA в регистре CR1 установлен в 1.
Мне кажется, что автоматический режим слишком урезан и может приводить к сбоям в работе SPI, если на линии будут присутствовать помехи, поэтому я не советую его использовать.
Если Вы хотите использовать любой вывод GPIO в качестве CS, то можете столкнуться со следующей проблемой.
Представьте, что Вы сконфигурировали GPIO интерфейса SPI (MOSI, MISO, SCK) в режим альтернативной функции, а вывод CS берете из любого доступного GPIO. При настройках SPI по умолчанию (ну т.е. Вы настроили только то, что Вам нужно) получите MODF. Это связано, в первую очередь с тем, что при настройках по умолчанию интерфейс SPI хочет взять под контроль свой CS (NSS), но не может.
Поэтому стоит установить правильные настройки:
— бит SSM в регистре CR1 необходимо установить в 1. Это включит режим управления ногой CS (NSS) пользователем.
— бит SSI в регистре CR1 установленный в 1 позволит использовать ногу NSS (CS интерфейса SPI по умолчанию) в режиме GPIO.
После этих настроек можно ногу NSS или любой другой доступный GPIO в качестве CS. При этом, если вы планируете использовать родную ногу NSS интерфейса SPI, ее необходимо сконфигурировать не в режим альтернативной функции, а в режим GPIO.
- TXE и BSY в регистре статуса SPI
Очень часто возникает путаница с битами TXE и BSY в регистре статуса SR.
Это происходит особенно когда необходимо решить, что использовать для проверки опустошения регистра с данными для отправки и управления ногой CS.
Интерфейс SPI в микроконтроллерах STM32 содержит два регистра — регистр данных (DR, в который мы отправляем данные для передачи) и сдвиговый регистр (регистр, непосредственно из которого данные передаются на шину). Бит TXE устанавливается в 1 тогда, когда регистр DR свободен и мы можем записать в него новые данные. Бит BSY устанавливается в 1 тогда, когда занят сдвиговый регистр (то есть все время, пока данные передаются).
Из всего этого следует, что при записи данных в регистр DR, внутренняя логика интерфейса SPI проверят, свободен ли сдвиговый регистр. И если он свободен (бит BSY сброшен в 0), то на следующем такте данные из DR передаются в сдвиговый регистр (устанавливая бит TXE в 1).
По этому для проверки возможности записать новые данные в DR необходимо дождаться освобождения регистра DR (установки бита TXE в 1), а для отключения CS следует дождаться окончания передачи (сброса бита BSY в 0).
продолжение >
SPI в STM32F0 как не сесть в лужу или правильная инициализация и отправка данных. Часть 2
SPI в STM32F0 как не сесть в лужу или правильная инициализация и отправка данных. Часть 2
Продолжая тему работы с интерфейсом SPI в микроконтроллерах STM32F0, хотелось бы затронуть не только инициализацию, но и отправку данных. Решение для одной неочевидной проблемы невозможно найти на просторах интернета. Сложно даже сформулировать запрос в гугле на эту тему. Поэтому можно засесть и ломать голову пару дней, а то и неделю.
Как я уже и говорил, все это не относится к разработчикам, использующим SPL или HAL.
Предположим, что Вы затактировали, настроили интерфейс SPI и хотите проверить его работу.
И вроде бы все очевидно — необходимо просто записать один байт данных в регистр DR, а интерфейс SPI все сделает за Вас. Напишем следующую строку:
SPI1->DR = 0x5A;
На логическом анализаторы мы можем наблюдать следующую картину:
Первая мысль — что-то не так с настройками интерфейса, или просто глюк. Перепроверяем все настройки, но там все очевидно. Сложно запутаться в двух регистрах (уточню, мы используем режим с данными длиной 8 бит).
Кажется, будто, используется режим данных 16 бит, и это в принципе, можно проверить. Сконфигурируем CS интерфейса SPI так, чтобы он управлялся железом и генерировал строб между каждой посылкой (читайте в первой части). И снова повторим отправку данных командой, приведенной выше.
Выглядит очень странно. Посылка разбивается на 2 байта — сначала отправляется наши данные, а затем загадочный 0x00. Давайте кое что проверим. Отправим в регистр DR слово из 16 бит.
SPI1->DR = 0x115A;
Посмотрим что нам покажет анализатор:
Теперь совсем все плохо. Интерфейс SPI будто не понимает, что мы используем режим 8 бит и пытается отправить все содержимое регистра DR (регистр имеет длину 16 бит).
Давайте разберемся почему так происходит. Для этого нам понадобится дизассемблер. Посмотрим как выглядит наша строка записи данных в регистр DR:
Я привел пример для обоих вариантов записи данных в регистр DR (8 и 16 бит) при настройка интерфейса в режиме 8 бит. Обратите внимание на команду STRH — она записывает в регистр периферии (т.е. в нашем случае DR) слово (16 бит) в обоих случаях. Даже если Вы напишите вот так:
SPI1->DR = (uint8_t)0x5A;
то ничего не изменится. Проблема стала немного яснее. Нужно попробовать записать только один байт в регистр DR. Сделаем это следующим образом:
*(uint8_t *)&SPI1->DR = 0x5A;
Теперь посмотрим в дизассемблер:
Видим, что команда STRH заменена на STRB, а это значит, что в регистр DR мы записываем ровно один байт данных, который необходимо отправить.
Проверим что получилось.
Все работает так, как должно работать.
Такой неоднозначный функционал интерфейса SPI в режиме 8 бит данных может приводить к ошибкам, которые очень тяжело отыскать. Но с другой стороны, может быть это не баг, а фича? Ведь одной командой мы можем записать сразу два байта на передачу по SPI. Об этом стоит подумать.
Популярные сообщения из этого блога
Разборка ноутбука Xiaomi Mi notebook pro 15.6 (сушим клавиатуру)
На днях произошла ужасная вещь — на клавиатуру ноутбука вылилось небольшое, но достаточное для глюков количество воды. Хорошо, что вода оказалось чистой, и особенно то, что в Красноярске вода содержит мало примесей (за несколько лет в чайнике нет ни капли накипи). Что нужно делать, если что-то подобное случилось с Вами: Быстро перевернуть ноутбук, позволить жидкости вытечь из клавиатуры ( при этом стоит следить, чтобы жидкость в этот момент не стекала на матрицу.
Вытереть тряпкой остатки воды (спорный пункт!) Я взял баллон со сжатым воздухом и продул под всеми клавишами, при этом вылетело много жидкости. Возможно, таким образом можно лишь усугубить ситуацию, загнав жидкость потоком воздуха куда не следует. Теперь нужно разобрать ноутбук и просушить клавиатуру. Других вариантов нет. Имейте ввиду, что если Вы конкретно залили клавиатуру, то можете попрощаться с ноутбуком и вот почему: Клавиатур пока нет ни в России, ни в Китае! Я обзвонил много сервисных центр
Далее…
Использование UART + DMA при заранее неизветном количестве принимаемых символов (STM32)
У контроллеров STM32, в большинстве своем, отсутствует как таковой буфер приемника UART. Исходя из этой особенности, приходится создавать кольцевой буфер и использовать прерывания. При низкой тактовой частоте ядра и высоких скоростях UART это оказывается очень накладно как по производительности, так и по энергопотреблению. Всего этого можно избежать при помощи DMA, но как? Ведь при настройке DMA указывается фиксированный размер буфера, в который копируются принятые данные.
К тому же у DMA есть прерывания только при полном и половинном заполнении буфера. Фактически, если вы уверены, что длина принимаемых данных не превысит длину буфера, прерывания от DMA можно не использовать вовсе. А обойтись только прерыванием IDLE от UART. Флаг прерывания IDLE в интерфейсе UART выставляется в случае, если после стоп-бита последнего переданного символа на линии RX нет данных в течении времени приема одного символа. Флаг IDLE сбрасывается программно.
Далее…
Как запрограммировать STM32 без программатора
Мало кто знает, а в особенности те, кто только начинает изучать микроконтроллеры STM32, что их можно запрограммировать не имея специального программатора. Необходимо лишь выбрать режим загрузки контроллера через встроенный загрузчик, подключитьcя через UART и записать необходимый код. Теперь обо всем подробнее. Большая часть контроллеров STM32 имеет встроенный (нестираемый) загрузчик в специальной области памяти, который работает по протоколам UART, SPI, I2C и CAN.
Конечно же проще всего работать через UART, т.к. он есть почти у каждого, кто имеет дела с электроникой, поэтому его и будем рассматривать. Выбор области памяти, из которой осуществляется загрузка контроллера осуществляется подачей низкого или высокого уровня на ножки BOOTx (может быть как одна, так и несколько). Подробнее о том, как выбрать загрузчик на конкретном контроллере указано в AN2606. Так же в AN2606 указано, какой интерфейс контроллера можно использовать для программирования. Еще, чтобы записать код
Далее…
stm32f0-discovery · Темы GitHub · GitHub
Вот 17 публичных репозиториев соответствует этой теме…
ХасанБератСоке / stm32_workspace
Звезда 3астпьер / ece362_lazer_chat
Звезда 3Тристинферрейро / SHARC_buoy_data_transmission
Звезда 2астпьер / ЕСЕ362
Звезда 1Тристинферрейро / LoT_System
Звезда 1состояния / IntrOS-STM32F0Обнаружение
Звезда 1мегалоидный / RCC-Настройки-на-ASM-для-STM32F051R8T6
Звезда 1состояния / СостояниеOS-STM32F0Обнаружение
Звезда 1нкосинатинтули / НТЛНКО007_ШБТШ006_ЕЕЕ3096С
Звезда 0Келли Цанг / ST_драйвер
Звезда 0мегалоидный / Простое мигание на ASM для STM32F051R8T6
Звезда 0мегалоидный / DMA-на-ASM-для-STM32F051R8T6
Звезда 0заферсн / stm32f-LL-пример
Звезда 0акобыль / stm32_adc_spi_converter
Звезда 0ПустоВесы / Project_on_STM32F051R8T6-открытие
Звезда 0СмартОбщежитие / кодовая база stm32f0
Звезда 0норандомтехника / STMRacer
Звезда 0Улучшить эту страницу
Добавьте описание, изображение и ссылки на
stm32f0-обнаружение
страницу темы, чтобы разработчикам было легче узнать о ней.
Курировать эту тему
Добавьте эту тему в свой репозиторий
Чтобы связать ваш репозиторий с stm32f0-обнаружение тему, перейдите на целевую страницу репозитория и выберите «управление темами».
Узнать больше
MDK5 — STMicroelectronics STM32F030R8Tx
Серия STM32F0 от STMicroelectronics обеспечивает 32-разрядную производительность, в то же время предоставляя основные возможности семейства STM32, особенно для приложений, чувствительных к цене. Микроконтроллеры STM32 F0 сочетают в себе производительность в реальном времени, работу с низким энергопотреблением, а также передовую архитектуру и периферийные устройства, связанные с доступной платформой STM32. Эта серия продуктов очень конкурентоспособна на традиционных 8-битных и 16-битных рынках и устраняет необходимость управления различными архитектурами и связанные с этим накладные расходы на разработку.
Типичные приложения включают в себя управление приложениями и пользовательские интерфейсы, портативное оборудование, A/V-ресиверы и цифровое телевидение, периферийные устройства для ПК, игровые и GPS-платформы, промышленные приложения, ПЛК, инверторы, принтеры, сканеры, системы сигнализации, видеодомофоны и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. — SRAM с аппаратной проверкой четности
— Таймер с генерацией мертвого времени и аварийной остановкой
Основной ARM Cortex-M0, 48 МГц
- Процессор: Cortex-M0, 48 МГц
Память 8 КБ ОЗУ, 64 КБ ПЗУ
- ПЗУ: 64 КБ
- ОЗУ: 8 КБ
Часы и мощность
2,40 В .
. 3,60 В, 48 МГц
- Напряжение питания: 2,40 В .. 3,60 В Рабочее напряжение
- Максимальная тактовая частота: 48 МГц,
- Часы реального времени: 32 кГц
Коммуникация SPI, I2C, USART
- SPI:2 x SPI
- I2C:2 x I2C
- USART: 2 x USART
Таймер/Счетчик/ШИМ 6 х 16-битный таймер
- Сторожевой таймер: 2 x Сторожевой таймер
- Таймер/счетчик: 6 x 16 бит
Аналоговый 1-канальный 12-битный АЦП
- АЦП: 1-канальный x 12-разрядный АЦП
Ввод/вывод и пакет
-40 °С .
