基于STM32F1与NRF24L01模块的SPI简单通信

一、前言

1.简介：

    本文是基于STM32F1，将数据发送至NRF模块的寄存器，并将数据重新读取，通过串口发送出来的简单SPI单通信。

 

 

 

2.SPI简介：

    调过STM8的都已经对SPI有所了解，调法都一致，这里就不做详细的讲解。

 

 

 

3.准备工作：

    软件层：  

                     Keil5 　 　　　　　　　　　　 链接：   点击下载            　　  提取码：wrt9　

                     STMCubeMX5.1.0版本       　　链接：   点击下载              　　提取码：20xs

　　　　　　　    

     硬件层：

                  1. STM32F1ZE开发板         （什么型号的都可以，只要能在CUbe配置好型号就行）        

                                                  

                   2.NRF24L01模块

                     

                            

 

 

二、SPI详解

SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是 Motorola 公司推出的一 种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。因为其没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据，所以跟IIC总线协议比较在数据可靠性上有一定的缺陷。

 

1.硬件接线：

       VCC、GND不用讲。下面的四条线是完成通信的最基本线，作用已简略给出，需要进一步了解的可以详看数据手册。大家可以按照相应线用示波器观察对应波形，看时序是否正确。

 

CSN：从设备使能信号，由主设备控制。

SCK：时钟信号，由主设备产生。

MISO：主设备数据输入，从设备数据输出。（主要用于读取数据）

MOSI：主设备数据输出，从设备数据输入。（主要用于写入数据）

（在这里提示用示波器看的同学，记得看读取到数据的波形时，切换到MISO线，在MOSI线上是观测不到读取回来的数据 的）

                       

 

 

 

 2.Cube配置问题：

      一开始调试时用的TIM7来配置Cube，但是一直无法正确读到波形，通过看数据手册和部分历程，我将时钟配置成TIM2，就能正常收发了。其他配置跟平常串口配置一样就行了，没有特别需要注意的。

                 

 

 

 3.寄存器地址和驱动读写问题：

不同于IIC读取时钟模块，这里只需要寄存器的地址，同时要查询到读指令和写指令来驱动设备读与写的功能。

             

#define CONFIG 0x00           //配置寄存器地址;

//寄存器读写驱动命令：
#define READ_REG_NRF    0x00  //读配置寄存器,低5位为寄存器地址  
#define WRITE_REG_NRF   0x20  //写配置寄存器,低5位为寄存器地址

 4.本文部分代码：

最后贴出一些主要的代码，这些都是最基础的代码，看着数据手册写就行了。但是这里我在读取与写入寄存器函数中并没有使用延时，但是也能成功输出。

SPI_test.c

void delay2ms()                              //开机延时2MS，实测
{
  unsigned char a,b,c;
    for(c=5;c>0;c--)
        for(b=68;b>0;b--)
            for(a=31;a>0;a--);
}


                                             //这个函数是将读取/写入一个字节合二为一的基础函数代码。

uint32_t uSPI_RW_Byte(uint32_t uByte)
{
 uint32_t uBits;
 for(uBits=0; uBits<8; uBits++)              //8次循环
 {
  if(uByte & 0x80)        　　　　　　　　　　　　
    PIN_MOSI_H;                              //该位为1则置1
  else   
    PIN_MOSI_L;                              //该位为0则置0
  uByte <<= 1;                               //左移一位，可读取1位，并输出下一位
  PIN_SCK_H;                                 //拉高时序线，开始发送数据
  if(MISO)                                   //判断MISO电平
   uByte|=0x01;                              //若为1则赋值到相应的位上
  PIN_SCK_L;                                 //结束该Byte数据的发送
 }
 return uByte;
}


如果看不懂这个函数，想分开的函数，可以用下面这两个
/*
** 函数名 : SPI_Read_OneByte
** 返回值 : temp--SPI读取的一字节数据
** 参  数 : None
** 描  述 : 下降沿读数据，每次读取 1 bit
*/

uint32_t SPI_Read_OneByte(void)
{
  uint32_t i;
  uint32_t temp = 0;
  
  for(i=0;i<8;i++)
  {
   temp <<= 1;           　　　　　　　　　　　　　　//读取MISO 8次输入的值，存入temp。
                        　　　　　　　　　　　　　　 //读取最后1byte的最后一位(即LSB)之后，不能再左移了
   PIN_SCK_H;          
   if(MISO)                                    //读取最高位，保存至最末尾，通过左移位完成读整个字节
     temp |= 0x01;
   else
     temp &= ~0x01;
   PIN_SCK_L;                                  //下降沿来了(SCK从1-->0)，MISO上的数据将发生改变，稳定后读取存入temp
  }
  
  return temp;
}


/*
** 函数名 : SPI_Write_OneByte
** 返回值 : None
** 参  数 : u8_writedata--SPI写入的一字节数据
** 描  述 : 上升沿写数据，每次写入 1 bit
*/

void SPI_Write_OneByte(uint32_t u8_writedata)
{
  uint32_t i; 
  for(i=0;i<8;i++)
  {
    if(u8_writedata & 0x80)                    //判断最高位，总是发送最高位
     PIN_MOSI_H;                   　　　　　　　　//MOSI输出1，数据总线准备数据1
    else
     PIN_MOSI_L;                   　　　　　　　　//MOSI输出0，数据总线准备数据0    
    PIN_SCK_H;                     　　　　　　　　//上升沿来了(SCK从0-->1)，数据总线上的数据写入到器件
    u8_writedata <<= 1;            　　　　　　　　//左移抛弃已经输出的最高位
    PIN_SCK_L;                    　　　　　　　　 //拉低SCK信号，初始化为0
  }
}



/*
** 函数名: nRF24L01_WriteReg
** 返回值: None
** 参 数 : (1)uint8 addr--寄存器地址
**         (2)uint8 value--写入值
** 说 明 : nRF24L01寄存器写函数
*/

void nRF24L01_WriteReg(uint32_t addr, uint32_t value)
{
    
    PIN_CSN_L;                              　　//CS片选拉低 
    uSPI_RW_Byte(WRITE_REG_NRF+addr);
    uSPI_RW_Byte(value);
    PIN_CSN_H;                              　　//CS片选拉高
    
}

/*
** 函数名: nRF24L01_ReadReg
** 返回值: value--读取寄存器值
** 参 数 : addr--寄存器地址
** 说 明 : nRF24L01寄存器读函数
*/

uint32_t nRF24L01_ReadReg(uint8_t addr)
{
    uint8_t value;
    PIN_CSN_L;                                  //CS片选拉低
    uSPI_RW_Byte(READ_REG_NRF+addr);            //SPI读数据    
    value=uSPI_RW_Byte(0);
    PIN_CSN_H;                                  //CS片选拉高
    return value;
}

以下贴出的是SPI_test.h的部分代码：是对上面的一些定义函数的补充

SPI_test.h

#define PIN_CSN_H HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_SET)
#define PIN_CSN_L HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_15, GPIO_PIN_RESET)

#define PIN_MISO_H HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET)
#define PIN_MISO_L HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET)

#define PIN_SCK_H HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_SET)
#define PIN_SCK_L HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_RESET)

#define PIN_MOSI_H HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET)
#define PIN_MOSI_L HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET)

#define MISO HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7) //判断0或1

最后贴出主函数的调用函数，这里是用调用HAL库函数的串口直接发送的方法：如图

 

 

 5.输出结果验证：

验证是否读取到数值，可以直接在示波器看波形，也可以采用直接在串口调试器看。但是个人建议先观察示波器波形，比较容易找到问题所在。

 

 

 三、总结：

   相对于STM8，在STM32上来调试时，最主要是要注意时钟配置问题，其他都比较方便，也没有特别需要注意的问题。有不对的地方可以留言指出或提问。