SPI單線半雙工數據收發應用筆記 SPI 介面可以工作在單線半雙工模式，即主設備使用 MOSI 引腳，從設備使用 MISO 引腳進行通訊。CH32V203C8T6 晶元內置兩路 SPI，使用 SPI1 作為主機，SPI2 作為從機，配合 DMA 完成 SPI 介面的單線半雙工通信測試。 查閱應用手冊 ...
SPI單線半雙工數據收發應用筆記
SPI 介面可以工作在單線半雙工模式，即主設備使用 MOSI 引腳，從設備使用 MISO 引腳進行通訊。CH32V203C8T6 晶元內置兩路 SPI，使用 SPI1 作為主機，SPI2 作為從機，配合 DMA 完成 SPI 介面的單線半雙工通信測試。
查閱應用手冊 SPI 章節的寄存器描述，不難發現其關鍵在於通信過程中正確切換控制寄存器1中 BIDIOE 位。當 BIDIOE 置位時，主機處於發送狀態，此時通過 DMA 將所需發送的數據搬運到數據寄存器中，即可完成發送過程。當 BIDIOE 複位時，主機處於接收狀態，此時，主機僅通過時鐘線持續輸出既定頻率的時鐘信號。
1. SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure = {0};
2.
3. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
4. RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE);
5.
6. // SPI1 HOST
7. SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_1Line_Tx; // 單線半雙工發送狀態
8. SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; // 主機
9. SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
10. SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
11. SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
12. SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; // 軟體片選
13. SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_4;
14. SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB;
15. SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
16. SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
17.
18. // SPI2 SLAVE
19. SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_1Line_Rx; // 單線半雙工接收狀態
20. SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave; // 從機
21. SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Hard; // 硬體片選
22. SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure);
23.
24. SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
25. SPI_Cmd(SPI2, ENABLE);
為了能夠實現數據正常的接收，在初始化時，先將 SPI1 主機配置為單線發送狀態，將 SPI2 從機配置為單線接收狀態。
SPI 作為從機時，處於完全被動狀態，在片選狀態下，只要主機向外輸出時鐘信號，從機將持續的把數據寄存器中的數據向外移出。這種情況下需要特殊的處理，以保證 SPI 不會開始一次新的傳輸。為了簡化這一操作，SPI2 配置時使用了硬體片選進行控制。
在初始化 DMA 時，應註意不使能 SPI1&2 的發送通道，避免 SPI 從機在未切換完成前進行發送操作。實際測試 DMA 接收通道，併發現存在接收異常的問題。
1. printf("SPI1 Tx...\r\n");
2. GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);
3. DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); // 主機（SPI1）數據發送
4. while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3) == 0); // 等待主機DMA（SPI1）操作完成
5. while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC4) == 0); // 等待從機DMA（SPI2）操作完成
6. GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 主機釋放片選信號
7.
8. printf("SPI2 Tx...\r\n");
9. SPI2->CTLR1 |= 1<<14; // 從機（SPI2）切換為發送狀態
10. /* 先準備好第一個需要發送的數據，等待片選及時鐘信號
11. * 避免出現在SPI時鐘較高時，數據寄存器未完成更新的問題
12. * */
13. DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE); // 從機（SPI2）數據發送
14. GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 片選
15. SPI1->CTLR1 &= ~(1<<14); // 主機（SPI1）切換為接收狀態
16.
17. while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC5) == 0); // 等待從機DMA（SPI2）操作完成
18. // 等待SPI2發送完成
19. __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
20. __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
21. __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
22. GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);
23. while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2) == 0); // 等待主機DMA（SPI1）操作完成
24. SPI1->CTLR1 |= 1<<14; // 主機（SPI1）切換為發送狀態
25. SPI2->CTLR1 &= ~(1<<14); // 從機（SPI2）切換為接收狀態
測試過程中，還需要註意 SPI2 作為從機發送數據的過程。應首先將 SPI 從機切換至發送狀態，以留出充足的時間，給 DMA 將所需發送的數據搬運到數據寄存器中。
在測試時還使用了 NOP 函數，用於解決從機發送完成最後一包數據後，依然有數據輸出的問題，通過在從機 DMA 將數據搬運完成後，添加一段延時，等待 SPI 從機將數據發送完成，此時主機主動釋放片選信號，停止從機數據的發送。延時所需的時間與系統主頻和 SPI 時鐘頻率有關，需在開發過程中根據實際情況進行調整。
