單芯片解決方案，開啟全新體驗——W55MH32 高性能以太網(wǎng)單片機

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機，它為用戶帶來前所未有的集成化體驗。這顆芯片將強大的組件集于一身，具體來說，一顆W55MH32內(nèi)置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲與數(shù)據(jù)處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧、內(nèi)置MAC以及PHY，擁有獨立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個獨立硬件socket使用。如此配置，真正實現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開發(fā)者提供極大便利。

在封裝規(guī)格上，W55MH32 提供了兩種選擇：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封裝版本，尺寸為12x12mm，其資源豐富，專為各種復(fù)雜工控場景設(shè)計。它擁有66個GPIO、3個ADC、12通道DMA、17個定時器、2個I2C、5個串口、2個SPI接口（其中1個帶I2S接口復(fù)用）、1個CAN、1個USB2.0以及1個SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無論是與各類傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對復(fù)雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復(fù)雜工控領(lǐng)域的理想選擇。 同系列還有QFN68封裝的W55MH32Q版本，該版本體積更小，僅為8x8mm，成本低，適合集成度高的網(wǎng)關(guān)模組等場景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請進入網(wǎng)站或者私信獲取。

此外，本W(wǎng)55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應(yīng)用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡(luò)通信安全再添保障。

為助力開發(fā)者快速上手與深入開發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發(fā)板。開發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線，就能輕松實現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開發(fā)板將所有外設(shè)全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開發(fā)者全面評估芯片性能。

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第十七章 SPI——讀寫串行FLASH

本章參考資料：《W55MH32中文參考手冊》SPI章節(jié)及《SPI總線協(xié)議介紹》。

1 SPI協(xié)議簡介

SPI協(xié)議是由摩托羅拉公司提出的通訊協(xié)議(Serial Peripheral Interface)，即串行外圍設(shè)備接口， 是一種高速全雙工的通信總線。它被廣泛地使用在ADC、LCD等設(shè)備與MCU間，要求通訊速率較高的場合。

下面我們分別對SPI協(xié)議的物理層及協(xié)議層進行講解。

1.1 SPI物理層

SPI通訊設(shè)備之間的常用連接方式見下圖，常見的SPI通訊系統(tǒng) ：

SPI通訊使用3條總線及片選線，3條總線分別為SCK、MOSI、MISO，片選線為SS，它們的作用介紹如下：

SS ( Slave Select)：從設(shè)備選擇信號線，常稱為片選信號線，也稱為NSS、CS，以下用NSS表示。當(dāng)有多個SPI從設(shè)備與SPI主機相連時， 設(shè)備的其它信號線SCK、MOSI及MISO同時并聯(lián)到相同的SPI總線上，即無論有多少個從設(shè)備，都共同只使用這3條總線； 而每個從設(shè)備都有獨立的這一條NSS信號線，本信號線獨占主機的一個引腳，即有多少個從設(shè)備，就有多少條片選信號線。 I2C協(xié)議中通過設(shè)備地址來尋址、選中總線上的某個設(shè)備并與其進行通訊；而SPI協(xié)議中沒有設(shè)備地址，它使用NSS信號線來尋址， 當(dāng)主機要選擇從設(shè)備時，把該從設(shè)備的NSS信號線設(shè)置為低電平，該從設(shè)備即被選中，即片選有效， 接著主機開始與被選中的從設(shè)備進行SPI通訊。所以SPI通訊以NSS線置低電平為開始信號，以NSS線被拉高作為結(jié)束信號。

SCK (Serial Clock)：時鐘信號線，用于通訊數(shù)據(jù)同步。它由通訊主機產(chǎn)生，決定了通訊的速率，不同的設(shè)備支持的最高時鐘頻率不一樣， 如W55MH32的SPI時鐘頻率最大為fpclk/2，兩個設(shè)備之間通訊時，通訊速率受限于低速設(shè)備。

MOSI (Master Output， Slave Input)：主設(shè)備輸出/從設(shè)備輸入引腳。主機的數(shù)據(jù)從這條信號線輸出， 從機由這條信號線讀入主機發(fā)送的數(shù)據(jù)，即這條線上數(shù)據(jù)的方向為主機到從機。

MISO (Master Input,，Slave Output)：主設(shè)備輸入/從設(shè)備輸出引腳。主機從這條信號線讀入數(shù)據(jù)， 從機的數(shù)據(jù)由這條信號線輸出到主機，即在這條線上數(shù)據(jù)的方向為從機到主機。

1.2 協(xié)議層

SPI協(xié)議定義了通訊的起始和停止信號、數(shù)據(jù)有效性、時鐘同步等環(huán)節(jié)。

1.2.1 SPI基本通訊過程

先看看SPI通訊的通訊時序，見下圖，SPI通訊時序 ：

這是一個主機的通訊時序。NSS、SCK、MOSI信號都由主機控制產(chǎn)生，而MISO的信號由從機產(chǎn)生，主機通過該信號線讀取從機的數(shù)據(jù)。 MOSI與MISO的信號只在NSS為低電平的時候才有效，在SCK的每個時鐘周期MOSI和MISO傳輸一位數(shù)據(jù)。

以上通訊流程中包含的各個信號分解如下：

1.2.2 通訊的起始和停止信號

在圖 SPI通訊時序 中的標(biāo)號處，NSS信號線由高變低，是SPI通訊的起始信號。NSS是每個從機各自獨占的信號線， 當(dāng)從機在自己的NSS線檢測到起始信號后，就知道自己被主機選中了，開始準(zhǔn)備與主機通訊。在圖中的標(biāo)號處，NSS信號由低變高， 是SPI通訊的停止信號，表示本次通訊結(jié)束，從機的選中狀態(tài)被取消。

1.2.3 數(shù)據(jù)有效性

SPI使用MOSI及MISO信號線來傳輸數(shù)據(jù)，使用SCK信號線進行數(shù)據(jù)同步。MOSI及MISO數(shù)據(jù)線在SCK的每個時鐘周期傳輸一位數(shù)據(jù)， 且數(shù)據(jù)輸入輸出是同時進行的。數(shù)據(jù)傳輸時，MSB先行或LSB先行并沒有作硬性規(guī)定，但要保證兩個SPI通訊設(shè)備之間使用同樣的協(xié)定， 一般都會采用圖 SPI通訊時序 中的MSB先行模式。

觀察圖中的標(biāo)號處，MOSI及MISO的數(shù)據(jù)在SCK的上升沿期間變化輸出，在SCK的下降沿時被采樣。即在SCK的下降沿時刻， MOSI及MISO的數(shù)據(jù)有效，高電平時表示數(shù)據(jù)“1”，為低電平時表示數(shù)據(jù)“0”。在其它時刻，數(shù)據(jù)無效，MOSI及MISO為下一次表示數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。

SPI每次數(shù)據(jù)傳輸可以8位或16位為單位，每次傳輸?shù)膯挝粩?shù)不受限制。

1.2.4 CPOL/CPHA及通訊模式

上面講述的圖 SPI通訊時序 中的時序只是SPI中的其中一種通訊模式，SPI一共有四種通訊模式， 它們的主要區(qū)別是總線空閑時SCK的時鐘狀態(tài)以及數(shù)據(jù)采樣時刻。為方便說明，在此引入“時鐘極性CPOL”和“時鐘相位CPHA”的概念。

時鐘極性CPOL是指SPI通訊設(shè)備處于空閑狀態(tài)時，SCK信號線的電平信號(即SPI通訊開始前、 NSS線為高電平時SCK的狀態(tài))。CPOL=0時， SCK在空閑狀態(tài)時為低電平，CPOL=1時，則相反。

時鐘相位CPHA是指數(shù)據(jù)的采樣的時刻，當(dāng)CPHA=0時，MOSI或MISO數(shù)據(jù)線上的信號將會在SCK時鐘線的“奇數(shù)邊沿”被采樣。當(dāng)CPHA=1時， 數(shù)據(jù)線在SCK的“偶數(shù)邊沿”采樣。

由CPOL及CPHA的不同狀態(tài)，SPI分成了四種模式，見下表，SPI的四種模式 ， 主機與從機需要工作在相同的模式下才可以正常通訊，實際中采用較多的是“模式0”與“模式3”：

SPI 模式	CPOL	CPHA	空閑時 SCK 時鐘	采樣時刻
0	0	0	低電平	奇數(shù)邊沿
1	0	1	低電平	偶數(shù)邊沿
2	1	0	高電平	奇數(shù)邊沿
3	1	1	高電平	偶數(shù)邊沿

2 W55MH32的SPI特性及架構(gòu)

與I2C外設(shè)一樣，W55MH32芯片也集成了專門用于SPI協(xié)議通訊的外設(shè)。

2.1 W55MH32的SPI外設(shè)簡介

SPI 接口可以配置為支持 SPI 協(xié)議或者支持 I2S 音頻協(xié)議。SPI 接口默認(rèn)工作在 SPI 方式，可以通過軟件把功能從 SPI 模式切換到 I2S 模式。

串行外設(shè)接口(SPI)允許芯片與外部設(shè)備以半/全雙工、同步、串行方式通信。此接口可以被配置成主模式，并為外部從設(shè)備提供通信時鐘(SCK)。接口還能以多主配置方式工作。

它可用于多種用途，包括使用一條雙向數(shù)據(jù)線的雙線單工同步傳輸，還可使用 CRC 校驗的可靠通信。

3 線全雙工同步傳輸

帶或不帶第三根雙向數(shù)據(jù)線的雙線單工同步傳輸

8或16位傳輸幀格式選擇主或從操作，支持多主模式

8個主模式波特率預(yù)分頻系數(shù)(最大為fPCLK/2)

從模式頻率(最大為fPCLK/2)

主模式和從模式的快速通信

主模式和從模式下均可以由軟件或硬件進行NSS 管理：主/從操作模式的動態(tài)改變

可編程的時鐘極性和相位，可編程的數(shù)據(jù)順序，MSB在前或LSB在前

可觸發(fā)中斷的專用發(fā)送和接收標(biāo)志

SPI 總線忙狀態(tài)標(biāo)志

支持可靠通信的硬件CRC

2.2 W55MH32的SPI架構(gòu)剖析

W55MH32的SPI架構(gòu)圖如下：

2.2.1 通訊引腳

SPI的所有硬件架構(gòu)都從圖 SPI架構(gòu)圖 中左側(cè)MOSI、MISO、SCK及NSS線展開的。W55MH32芯片有多個SPI外設(shè)， 它們的SPI通訊信號引出到不同的GPIO引腳上，使用時必須配置到這些指定的引腳，見下表，W55MH32的SPI引腳 。 關(guān)于GPIO引腳的復(fù)用功能，可查閱《W55MH32規(guī)格書》，以它為準(zhǔn)。

引腳	SPI1	SPI2	SPI3
NSS	PA4	PB12	PA15 下載口的 TDI
CLK	PA5	PB13	PB3 下載口的 TDO
MISO	PA6	PB14	PB4 下載口的 NTRST
MOSI	PA7	PB15	PB5

2.2.4 整體控制邏輯

整體控制邏輯負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個SPI外設(shè)，控制邏輯的工作模式根據(jù)我們配置的“控制寄存器(CR1/CR2)”的參數(shù)而改變， 基本的控制參數(shù)包括前面提到的SPI模式、波特率、LSB先行、主從模式、單雙向模式等等。在外設(shè)工作時， 控制邏輯會根據(jù)外設(shè)的工作狀態(tài)修改“狀態(tài)寄存器(SR)”，我們只要讀取狀態(tài)寄存器相關(guān)的寄存器位， 就可以了解SPI的工作狀態(tài)了。除此之外，控制邏輯還根據(jù)要求，負(fù)責(zé)控制產(chǎn)生SPI中斷信號、DMA請求及控制NSS信號線。

實際應(yīng)用中，我們一般不使用W55MH32 SPI外設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)NSS信號線，而是更簡單地使用普通的GPIO，軟件控制它的電平輸出，從而產(chǎn)生通訊起始和停止信號。

2.3 通訊過程

主或從模式下(BIDIMODE=0 并且 RXONLY=0)全雙工發(fā)送和接收過程模式，軟件必須遵循下述過程，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)：

1. 設(shè)置 SPE 位為'1'，使能 SPI 模塊；

2. 在 SPI_DR 寄存器中寫入第一個要發(fā)送的數(shù)據(jù)，這個操作會清除 TXE 標(biāo)志；

3. 等待 TXE=1，然后寫入第二個要發(fā)送的數(shù)據(jù)。等待 RXNE=1，然后讀出 SPI_DR 寄存器并獲得第一個接收到的數(shù)據(jù)，讀 SPI_DR 的同時清除了 RXNE 位。重復(fù)這些操作，發(fā)送后續(xù)的數(shù)據(jù)同時接收 n-1 個數(shù)據(jù)；

4. 等待 RXNE=1，然后接收最后一個數(shù)據(jù)；

5. 等待 TXE=1，在 BSY=0 之后關(guān)閉 SPI 模塊。

也可以在響應(yīng) RXNE 或 TXE 標(biāo)志的上升沿產(chǎn)生的中斷的處理程序中實現(xiàn)這個過程。主模式、全雙工模式下(BIDIMODE=0 并且 RXONLY=0)連續(xù)傳輸時，TXE/RXNE/BSY 的變化示意圖如下：

從模式、全雙工模式下(BIDIMODE=0 并且 RXONLY=0)連續(xù)傳輸時，TXE/RXNE/BSY 的變化只發(fā)送過程(BIDIMODE=0 并且 RXONLY=0)示意圖如下：

在此模式下，傳輸過程可以簡要說明如下，使用 BSY 位等待傳輸?shù)慕Y(jié)束：

1. 設(shè)置 SPE 位為”1“，使能 SPI 模塊；

2. 在 SPI_DR 寄存器中寫入第一個要發(fā)送的數(shù)據(jù)，這個操作會清除 TXE 標(biāo)志；

3. 等待 TXE=1，然后寫入第二個要發(fā)送的數(shù)據(jù)。重復(fù)這個操作，發(fā)送后續(xù)的數(shù)據(jù)；

4. 寫入最后一個數(shù)據(jù)到 SPI_DR 寄存器之后，等待 TXE=1；然后等待 BSY=0，這表示最后一個數(shù)據(jù)的傳輸已經(jīng)完成。也可以在響應(yīng) TXE 標(biāo)志的上升沿產(chǎn)生的中斷的處理程序中實現(xiàn)這個過程。

注：

1.對于不連續(xù)的傳輸，在寫入 SPI_DR 寄存器的操作與設(shè)置 BSY 位之間有 2 個 APB 時鐘周期的延遲，因此在只發(fā)送模式下，寫入最后一個數(shù)據(jù)后，最好先等待 TXE=1，然后再等待 BSY=0。454/671 W55MH32 參考手冊 V1.0.0。

2．只發(fā)送模式下，在傳輸 2 個數(shù)據(jù)之后，由于不會讀出接收到的數(shù)據(jù)，SPI_SR 寄存器中的 OVR位會變?yōu)?1'。軟件不必理會這個 OVR 標(biāo)志。

主設(shè)備只發(fā)送模式(BIDIMODE=0 并且 RXONLY=0)下連續(xù)傳輸時，TXE/BSY 變化示意圖如下：

從設(shè)備只發(fā)送模式(BIDIMODE=0 并且 RXONLY=0)下連續(xù)傳輸時，TXE/BSY 變化示意圖如下：

雙向發(fā)送過程(BIDIMODE=1 并且 BIDIOE=1)

在此模式下，操作過程類似于只發(fā)送模式，不同的是：在使能 SPI 模塊之前，需要在 SPI_CR2 寄存器中同時設(shè)置 BIDIMODE 和 BIDIOE 位為”1” 。

單向只接收模式(BIDIMODE=0 并且 RXONLY=1)

在此模式下，傳輸過程可以簡要說明如下：

1. 在 SPI_CR2 寄存器中，設(shè)置 RXONLY=1；

2. 設(shè)置 SPE=1，使能 SPI 模塊：

a) 主模式下，立刻產(chǎn)生 SCK 時鐘信號，在關(guān)閉 SPI(SPE=0)之前，不斷地接收串行數(shù)據(jù)；

b) 從模式下，當(dāng) SPI 主設(shè)備拉低 NSS 信號并產(chǎn)生 SCK 時鐘時，接收串行數(shù)據(jù)。

3. 等待 RXNE=1，然后讀出 SPI_DR 寄存器以獲得收到的數(shù)據(jù)(同時會清除 RXNE 位)。重復(fù)這個操作接收所有數(shù)據(jù)。

也可以在響應(yīng) RXNE 標(biāo)志的上升沿產(chǎn)生的中斷的處理程序中實現(xiàn)這個過程。只接收模式(BIDIMODE=0 并且 RXONLY=1)下連續(xù)傳輸時，RXNE 變化示意圖如下：

單向接收過程(BIDIMODE=1 并且 BIDIOE=0)

在此模式下，操作過程類似于只接收模式，不同的是：在使能 SPI 模塊之前，需要在 SPI_CR2 寄存器中設(shè)置 BIDIMODE 為'1'并清除 BIDIOE 位為'0'。

連續(xù)和非連續(xù)傳輸

當(dāng)在主模式下發(fā)送數(shù)據(jù)時，如果軟件足夠快，能夠在檢測到每次 TXE 的上升沿(或 TXE 中斷)，并立即在正在進行的傳輸結(jié)束之前寫入 SPI_DR 寄存器，則能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的通信；此時，在每個數(shù)據(jù)項的傳輸之間的 SPI 時鐘保持連續(xù)，同時 BSY 位不會被清除。

如果軟件不夠快，則會導(dǎo)致不連續(xù)的通信；這時，在每個數(shù)據(jù)傳輸之間會被清除。在主模式的只接收模式下(RXONLY=1)，通信總是連續(xù)的，而且 BSY 標(biāo)志始終為'1'。

在從模式下，通信的連續(xù)性由 SPI 主設(shè)備決定。不管怎樣，即使通信是連續(xù)的，BSY 標(biāo)志會在每個數(shù)據(jù)項之間至少有一個 SPI 時鐘周期為低。非連續(xù)傳輸發(fā)送(BIDIMODE=0 并且 RXONLY=0)時，TXE/BSY 變化示意圖如下：

3 SPI初始化結(jié)構(gòu)體詳解

跟其它外設(shè)一樣，W55MH32標(biāo)準(zhǔn)庫提供了SPI初始化結(jié)構(gòu)體及初始化函數(shù)來配置SPI外設(shè)。 初始化結(jié)構(gòu)體及函數(shù)定義在庫文件“w55mh32_spi.h”及“w55mh32_spi.c”中，編程時我們可以結(jié)合這兩個文件內(nèi)的注釋使用或參考庫幫助文檔。 了解初始化結(jié)構(gòu)體后我們就能對SPI外設(shè)運用自如了，見代碼清單:SPI-1 ：

代碼清單:SPI-1 SPI初始化結(jié)構(gòu)體

typedef struct
{
    uint16_t SPI_Direction;           /*設(shè)置SPI的單雙向模式 */
    uint16_t SPI_Mode;                /*設(shè)置SPI的主/從機端模式 */
    uint16_t SPI_DataSize;            /*設(shè)置SPI的數(shù)據(jù)幀長度，可選8/16位 */
    uint16_t SPI_CPOL;                /*設(shè)置時鐘極性CPOL，可選高/低電平*/
    uint16_t SPI_CPHA;                /*設(shè)置時鐘相位，可選奇/偶數(shù)邊沿采樣 */
    uint16_t SPI_NSS;                /*設(shè)置NSS引腳由SPI硬件控制還是軟件控制*/
    uint16_t SPI_BaudRatePrescaler;  /*設(shè)置時鐘分頻因子，fpclk/分頻數(shù)=fSCK */
    uint16_t SPI_FirstBit;            /*設(shè)置MSB/LSB先行 */
    uint16_t SPI_CRCPolynomial;       /*設(shè)置CRC校驗的表達式 */
} SPI_InitTypeDef;

這些結(jié)構(gòu)體成員說明如下，其中括號內(nèi)的文字是對應(yīng)參數(shù)在W55MH32標(biāo)準(zhǔn)庫中定義的宏：

SPI_Direction

本成員設(shè)置SPI的通訊方向，可設(shè)置為雙線全雙工(SPI_Direction_2Lines_FullDuplex)，雙線只接收(SPI_Direction_2Lines_RxOnly)， 單線只接收(SPI_Direction_1Line_Rx)、單線只發(fā)送模式(SPI_Direction_1Line_Tx)。

SPI_Mode

本成員設(shè)置SPI工作在主機模式(SPI_Mode_Master)或從機模式(SPI_Mode_Slave )， 這兩個模式的最大區(qū)別為SPI的SCK信號線的時序， SCK的時序是由通訊中的主機產(chǎn)生的。若被配置為從機模式，W55MH32的SPI外設(shè)將接受外來的SCK信號。

SPI_DataSize

本成員可以選擇SPI通訊的數(shù)據(jù)幀大小是為8位(SPI_DataSize_8b)還是16位(SPI_DataSize_16b)。

SPI_CPOL和SPI_CPHA

這兩個成員配置SPI的時鐘極性CPOL和時鐘相位CPHA，這兩個配置影響到SPI的通訊模式， 關(guān)于CPOL和CPHA的說明參考前面“通訊模式”小節(jié)。

時鐘極性CPOL成員，可設(shè)置為高電平(SPI_CPOL_High)或低電平(SPI_CPOL_Low )。時鐘相位CPHA 則可以設(shè)置為SPI_CPHA_1Edge(在SCK的奇數(shù)邊沿采集數(shù)據(jù)) 或SPI_CPHA_2Edge(在SCK的偶數(shù)邊沿采集數(shù)據(jù)) 。

SPI_NSS

本成員配置NSS引腳的使用模式，可以選擇為硬件模式(SPI_NSS_Hard )與軟件模式(SPI_NSS_Soft )， 在硬件模式中的SPI片選信號由SPI硬件自動產(chǎn)生，而軟件模式則需要我們親自把相應(yīng)的GPIO端口拉高或置低產(chǎn)生非片選和片選信號。實際中軟件模式應(yīng)用比較多。

SPI_BaudRatePrescaler

本成員設(shè)置波特率分頻因子，分頻后的時鐘即為SPI的SCK信號線的時鐘頻率。這個成員參數(shù)可設(shè)置為fpclk的2、4、6、8、16、32、64、128、256分頻。

SPI_FirstBit

所有串行的通訊協(xié)議都會有MSB先行(高位數(shù)據(jù)在前)還是LSB先行(低位數(shù)據(jù)在前)的問題，而W55MH32的SPI模塊可以通過這個結(jié)構(gòu)體成員，對這個特性編程控制。

SPI_CRCPolynomial

這是SPI的CRC校驗中的多項式，若我們使用CRC校驗時，就使用這個成員的參數(shù)(多項式)，來計算CRC的值。

配置完這些結(jié)構(gòu)體成員后，我們要調(diào)用SPI_Init函數(shù)把這些參數(shù)寫入到寄存器中，實現(xiàn)SPI的初始化，然后調(diào)用SPI_Cmd來使能SPI外設(shè)。

4 SPI—DMA

4.1 編程要點

初始化通訊使用的目標(biāo)引腳及端口時鐘；

使能SPI外設(shè)的時鐘；

配置SPI外設(shè)的模式、地址、速率等參數(shù)并使能SPI外設(shè)；

編寫基本SPI按字節(jié)收發(fā)的函數(shù)；

編寫對FLASH擦除及讀寫操作的的函數(shù)；

編寫測試程序，對讀寫數(shù)據(jù)進行校驗。

4.2 代碼分析

這段代碼實現(xiàn)了 W55MH32 微控制器的 SPI 主模式 DMA 數(shù)據(jù)傳輸，通過 DMA 控制器高速發(fā)送數(shù)據(jù)到 SPI 總線。

1. 整體架構(gòu)

#include "w55mh32.h" // 芯片頭文件
#include "delay.h"   // 延時函數(shù)

// 全局變量
USART_TypeDef *USART_TEST = USART1; // 串口1
#define SPI_BUFF_SIZE 256
uint8_t SPI_TX_BUFF[SPI_BUFF_SIZE]; // 發(fā)送緩沖區(qū)
uint8_t SPI_RX_BUFF[SPI_BUFF_SIZE]; // 接收緩沖區(qū)（未使用）

包含芯片相關(guān)頭文件和自定義延時函數(shù)。

定義 SPI 緩沖區(qū)大小（256 字節(jié)），填充發(fā)送緩沖區(qū)為 0x01, 0x02, ..., 0xFF。

2. 主函數(shù) main

int main(void)
{
    // 初始化系統(tǒng)時鐘、串口、SPI、DMA
    delay_init();
    UART_Configuration(115200); // 串口波特率 115200
    SPI_Configuration();        // 配置 SPI1 為主模式
    DMA_Configuration();        // 配置 DMA 通道 2（接收）和 3（發(fā)送）

    // 填充發(fā)送緩沖區(qū)：0x01, 0x02, ..., 0xFF
    for (i = 0; i < SPI_BUFF_SIZE; i++) {
        SPI_TX_BUFF[i] = i + 1;
    }

    // 啟動 SPI DMA 發(fā)送
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 拉低片選（CS）
    DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE);    // 啟用 DMA 發(fā)送通道
    while (!DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3)); // 等待傳輸完成
    DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC3);      // 清除傳輸完成標(biāo)志
    DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE);   // 禁用 DMA 通道
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);   // 拉高片選（CS）

    while (1); // 主循環(huán)（無操作）
}

功能：通過 SPI 主模式，使用 DMA 高速發(fā)送 256 字節(jié)數(shù)據(jù)（SPI_TX_BUFF）。

流程：初始化 → 填充緩沖區(qū) → 片選有效 → 啟動 DMA 發(fā)送 → 等待完成 → 片選無效。

3. SPI 配置 SPI_Configuration

void SPI_Configuration(void)
{
    // 使能 SPI1 和 GPIOA 時鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置片選（CS）引腳（PA4）為推挽輸出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // 初始拉高（非選中狀態(tài)）

    // 配置 SPI 引腳（PA5/SCK, PA6/MISO, PA7/MOSI）為復(fù)用推挽
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 初始化 SPI1 參數(shù)
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;       // 主模式
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;         // 時鐘空閑高電平（模式 3）
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;        // 第二個邊沿采樣
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; // 低速（用于調(diào)試）
    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
    SPI_Cmd(SPI1, ENABLE); // 使能 SPI1
}

SPI 參數(shù)：主模式，全雙工，8 位數(shù)據(jù)。

時鐘極性（CPOL）：高電平（SPI 模式 3）。

時鐘相位（CPHA）：第二個邊沿采樣。

波特率：系統(tǒng)時鐘 / 256（低速，適合調(diào)試）。

引腳分配：

PA4：片選（CS，軟件控制）。

PA5：SCK（SPI 時鐘）。

PA6：MISO（主輸入）。

PA7：MOSI（主輸出）。

4. DMA 配置 DMA_Configuration

void DMA_Configuration(void)
{
    // 使能 DMA1 時鐘
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

    // 配置 DMA 通道 3（SPI1 發(fā)送）
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;       // 內(nèi)存 → 外設(shè)（發(fā)送）
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&SPI1->DR; // 外設(shè)地址：SPI 數(shù)據(jù)寄存器
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)SPI_TX_BUFF; // 內(nèi)存地址：發(fā)送緩沖區(qū)
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = SPI_BUFF_SIZE;        // 傳輸大?。?56 字節(jié)
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; // 外設(shè)地址不變
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;  // 內(nèi)存地址遞增
    DMA_Init(DMA1_Channel3, &DMA_InitStructure);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Tx, ENABLE); // 使能 SPI 發(fā)送 DMA 請求

    // 配置 DMA 通道 2（SPI1 接收，未使用）
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;       // 外設(shè) → 內(nèi)存（接收）
    DMA_Init(DMA1_Channel2, &DMA_InitStructure);
    SPI_I2S_DMACmd(SPI1, SPI_I2S_DMAReq_Rx, ENABLE); // 使能 SPI 接收 DMA 請求（未啟用）
}

DMA 通道 3（發(fā)送）：

方向：內(nèi)存（SPI_TX_BUFF）→ 外設(shè)（SPI1->DR）。

觸發(fā)源：SPI1 發(fā)送緩沖區(qū)空（TXE 標(biāo)志）。

DMA 通道 2（接收）：

方向：外設(shè)（SPI1->DR）→ 內(nèi)存（SPI_RX_BUFF）。

觸發(fā)源：SPI1 接收緩沖區(qū)滿（RXNE 標(biāo)志）。

注意：代碼中僅啟用了發(fā)送通道（DMA1_Channel3），接收通道未使用。

5. 串口配置（用于打印調(diào)試信息）

void UART_Configuration(uint32_t bound) { /* 配置串口1，波特率 115200 */ }
int fputc(int c, FILE *f) { /* 重定向 printf 到串口 */ }

串口用于打印系統(tǒng)時鐘信息（僅初始化時執(zhí)行一次）。

無實際數(shù)據(jù)接收功能，僅用于調(diào)試輸出。

4.3 下載驗證

在電腦端打開串口調(diào)試助手， 把編譯好的程序下載到開發(fā)板。在串口調(diào)試助手可看到測試的調(diào)試信息：

如果想要了解具體的執(zhí)行步驟，則可以在初始化添加如下代碼：

SPI_Configuration();
DMA_Configuration();

    //Tx Data Test
    printf("Start SPI DMA transmission...n");
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);
    printf("Chip select (CS) is pulled low.n");
    DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE);
    printf("DMA channel 3 for SPI Tx is enabled.n");

    // 等待 DMA 傳輸完成并打印狀態(tài)
    while (!DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3))
    {
        // 可以添加更多狀態(tài)監(jiān)測信息，例如 DMA 剩余傳輸數(shù)量
        printf("DMA transfer in progress...n");
        delay_ms(10);
    }
    printf("DMA transfer completed.n");

    DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC3);
    printf("DMA transfer complete flag is cleared.n");
    DMA_Cmd(DMA1_Channel3, DISABLE);
    printf("DMA channel 3 for SPI Tx is disabled.n");
    delay_ms(100);
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);
    printf("Chip select (CS) is pulled high.n");

    // 打印發(fā)送的數(shù)據(jù)
    printf("Data sent via SPI:n");
    for (i = 0; i < SPI_BUFF_SIZE; i++)
    {
        printf("%02X ", SPI_TX_BUFF[i]);
        if ((i + 1) % 16 == 0)
        {
            printf("n");
        }
    }
    printf("n");

    // 啟動 DMA 接收（如果需要）
    DMA_Cmd(DMA1_Channel2, ENABLE);
    printf("DMA channel 2 for SPI Rx is enabled.n");
    while (!DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2))
    {
        printf("DMA Rx transfer in progress...n");
        delay_ms(10);
    }
    printf("DMA Rx transfer completed.n");
    DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC2);
    printf("DMA Rx transfer complete flag is cleared.n");
    DMA_Cmd(DMA1_Channel2, DISABLE);
    printf("DMA channel 2 for SPI Rx is disabled.n");

    // 打印接收的數(shù)據(jù)
    printf("Data received via SPI:n");
    for (i = 0; i < SPI_BUFF_SIZE; i++)
    {
        printf("%02X ", SPI_RX_BUFF[i]);
        if ((i + 1) % 16 == 0)
        {
            printf("n");
        }
    }
    printf("n");

以下便是程序執(zhí)行過程中打印的調(diào)試信息了：

WIZnet 是一家無晶圓廠半導(dǎo)體公司，成立于 1998 年。產(chǎn)品包括互聯(lián)網(wǎng)處理器 iMCU?，它采用 TOE（TCP/IP 卸載引擎）技術(shù)，基于獨特的專利全硬連線 TCP/IP。iMCU? 面向各種應(yīng)用中的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

WIZnet 在全球擁有 70 多家分銷商，在香港、韓國、美國設(shè)有辦事處，提供技術(shù)支持和產(chǎn)品營銷。

香港辦事處管理的區(qū)域包括：澳大利亞、印度、土耳其、亞洲（韓國和日本除外）。