CH32 - SPI自定义协议的MCU间通信

SPI模式
自定义SPI协议格式
- 命令包
- 数据包
SPI主机端DMA发送
SPI从机端DMA接收
测试验证
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在很多项目应用中，会需要MCU间的通信交互；而SPI作为一种高速、全双工的同步通信总线，是最常用的选择之一；接下来我们就以CH32V305为例，实现一种我们自定义SPI协议的主从机通信；

SPI模式

根据SPI极性（CPOL）和相位（CPHA）的配置，SPI共有四种工作i模式；

CPOL = 0; 表示空闲时时钟信号是低电平
     = 1; 表示空闲时时钟信号是高电平
CPHA = 0; 表示从第一个跳变沿开始采样数据
     = 1; 表示从第二个跳变沿开始采样数据

自定义SPI协议格式

我们选择SPI模式3（CPOL = 1，CPHA = 1），帧格式选择MSB，通信协议格式如下

命令包

主机先发送两字节的命令包，命令包包括1字节的读写控制指令和1字节的数据包长度；

byte0: 0x77 / 0x99， 写指令/ 读指令
byte1: 0x08， 告诉设备接下来的数据包长度为8字节

数据包

在发送命令包1ms后，主机开时发送写的数据或提供读的时钟，从机开始接收写的数据或发送读的数据；

SPI主机端DMA发送

主机发送命令包

uint8_t SPI_Send_CMD(uint8_t cmd, uint8_t len)
{
    Tx_CMD[0] = cmd;
    Tx_CMD[1] = len;

    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE);
    DMA_Rx_Init(DMA1_Channel2, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)Rx_CMD, 2);  // 使能接收
    DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE);

    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE);
    DMA_Tx_Init(DMA1_Channel3, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)Tx_CMD, 2);  // 使能发送
    DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE);

    while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3) == RESET);
    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_BSY)==SET);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, DISABLE);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, DISABLE);

    return 1;
}

主机发送数据包

uint8_t SPI_Write_Data(uint8_t len)  
{
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE);
    DMA_Rx_Init(DMA1_Channel2, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)Rx_Write_Data, len);  // 使能接收
    DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE);

    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE);
    DMA_Tx_Init(DMA1_Channel3, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)Tx_Write_Data, len);  // 使能发送
    DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE);

    while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3) == RESET);
    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_BSY)==SET);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, DISABLE);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, DISABLE);

    return 1;
}

此函数是写过程的数据包发送函数，读过程的数据包时钟发送函数逻辑也一致，先使能SPI的DMA发送和接收，如何配置DMA方向并使能DMA通道，在等待数据发送或接收完成后，关闭SPI的DMA；

SPI从机端DMA接收

从机接收命令包

void SPI_Rev_CMD(void)
{
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE);
    DMA_Tx_Init(DMA1_Channel3, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)Tx_CMD, 2);  // 使能发送
    DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE);

    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE);
    DMA_Rx_Init(DMA1_Channel2, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)Rx_CMD, 2);  // 使能接收
    DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE);

    while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2) == RESET);
    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_BSY)==SET);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, DISABLE);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, DISABLE);
}

从机接收数据包

void SPI_Rev_Data(uint8_t len)
{
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE);
    DMA_Tx_Init(DMA1_Channel3, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)Tx_Write_Data, len);  // 使能发送
    DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE);

    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE);
    DMA_Rx_Init(DMA1_Channel2, (u32)&SPI1->DATAR, (u32)Rx_Write_Data, len);  // 使能接收
    DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE);

    while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2) == RESET);
    while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_BSY)==SET);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, DISABLE);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, DISABLE);
}