合宙AIR105(四): SPI, MAX7219 8x8LED驱动

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Air105 的 SPI

Air105 包含五组普通SPI, 可以以半/全双工, 同步, 串行的方式通信. 可以被配置成主模式并为从设备提供时钟(SCK), 还能以多主配置方式工作. 这里不介绍QSPI(高速SPI).

SPI 整体参数

  • SPI时钟由 PCLK 提供, SPI_CLK = PCLK (AIR105绝大部分外设的时钟都是PCLK)
  • 支持协议Motorola Serial Peripheral Interface (SPI), Texas Instruments Serial Protocol (SSP), National Semiconductor Microwire
  • 包含硬件收发FIFO, 深度为16
  • 独立硬件收发FIFO, 可配收发FIFO中断阈值
  • SPI0 支持主或者从(主/从地址不同), 从模式支持CS拉低持续接收
  • 4到16位数据帧格式选择
  • 支持全双工, 半双工模式
  • 收发, 错误中断检测
  • 支持DMA

硬件收发FIFO

包含2个独立的深度为16的收发FIFO

  • 对寄存器DR写 -> 写入发送FIFO
  • 对寄存器DR读 <- 取自接收FIFO
  • 收发FIFO有独立的中断阈值设定, 当数据符合设定阈值时产生中断
  • 收发FIFO有独立的DMA阈值设定, 当数据符合设定阈值时产生DMA请求

主从模式

  • SPI0包括2组寄存器组SPIM0 和 SPIS0, 分别用于实现主模式和从模式, 2组寄存器组结构相同, 地址不同
    • 主模式下SPI相应初始化及数据收发操作由SPIMx完成
    • 从模式下,SPI相应初始化及数据接收操作由SPISx完成
  • SPI0外设工作模式使用 SYSCTRL 寄存器中 PHER_CTRL 相应位切换
  • SPI1 – SPI4只支持主模式, (SPIM1 – SPIM4)

SPI相关代码

SPI初始化

以驱动 MAX7219 为例, 初始化 SPI0 的代码, 使用 GPIO_PinRemapConfig 复用后, 不需要再单独进行GPIO初始化

#define MAX7219_SPIx        SPIM0
#define MAX7219_CS_PORT     GPIOC
#define MAX7219_CS_PIN      GPIO_Pin_13

#define MAX7219_SPIx_PORT   GPIOC
#define MAX7219_SPIx_PINS   GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15
#define MAX7219_SPIx_REMAP  GPIO_Remap_2

void MAX7219_SPI_Init(void)
{
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

    SYSCTRL_APBPeriphClockCmd(SYSCTRL_APBPeriph_GPIO | SYSCTRL_APBPeriph_SPI0, ENABLE);
    SYSCTRL_APBPeriphResetCmd(SYSCTRL_APBPeriph_SPI0, ENABLE);

    //SPI0
    GPIO_PinRemapConfig(MAX7219_SPIx_PORT, MAX7219_SPIx_PINS, MAX7219_SPIx_REMAP);

    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_0;
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256;
    // 这两项不能省略, 否则 SPI_Init 初始化会阻塞
    SPI_InitStructure.SPI_RXFIFOFullThreshold = SPI_RXFIFOFullThreshold_1;
    SPI_InitStructure.SPI_TXFIFOEmptyThreshold = SPI_TXFIFOEmptyThreshold_10;

    SPI_Init(MAX7219_SPIx, &SPI_InitStructure);
    SPI_Cmd(MAX7219_SPIx, ENABLE);
}

CS使用主动控制, 因此PC13单独初始化GPIO

void MAX7219_GPIO_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    SYSCTRL_APBPeriphClockCmd(SYSCTRL_APBPeriph_GPIO, ENABLE);

    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = MAX7219_CS_PIN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Remap = GPIO_Remap_1;
    GPIO_Init(MAX7219_CS_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

SPI主动发送和接收

通过调用SPI_SendDataSPI_ReceiveData完成

uint8_t MAX7219_SendByte(uint8_t byte)
{
    uint8_t data;
    SPI_SendData(MAX7219_SPIx, byte);
    while (RESET == SPI_GetFlagStatus(MAX7219_SPIx, SPI_FLAG_RXNE));
    data = SPI_ReceiveData(MAX7219_SPIx);
    return data;
}

Air105 SPI 驱动 MAX7219

又到了喜闻乐见的点灯环节. MAX7219 8×8的LED点阵是最简单的SPI设备了

《合宙AIR105(四): SPI, MAX7219 8x8LED驱动》

接线

PIN脚的具体位置, 查看 https://wiki.luatos.com/_static/bom/Air105.html

* 3.3V            -> VCC
* GND             -> GND
* PC12 SPI0_CLK   -> CLK
* PC13 CS         -> CS
* PC14 SPI0_MOSI  -> DIN

代码

初始化需要的命令

#define DECODE_MODE  0x09
#define INTENSITY    0x0A
#define SCAN_LIMIT   0x0B
#define SHUT_DOWN    0x0C
#define DISPLAY_TEST 0x0F

片选指令

void MAX7219_ChipSelect(int state)
{
    if (state)
    {
        GPIO_SetBits(MAX7219_CS_PORT, MAX7219_CS_PIN);
    }
    else
    {
        GPIO_ResetBits(MAX7219_CS_PORT, MAX7219_CS_PIN);
    }
}

MAX7219通信的基础方法

void MAX7219_Write(uint8_t addr, uint8_t dat)
{
    MAX7219_ChipSelect(0);
    MAX7219_SendByte(addr);
    MAX7219_SendByte(dat);
    MAX7219_ChipSelect(1);
}

初始化代码

void MAX7219_Init(void)
{
    MAX7219_Write(SHUT_DOWN,    0x01);      // 0x00:shutdown, 0x01:normal
    MAX7219_Write(DECODE_MODE,  0x00);      // Bypass code B decoder, no-decode operation
    MAX7219_Write(SCAN_LIMIT,   0x07);      // Scan-limit, 0:1-digit, 1:2-digits, ... 7:8-digits
    MAX7219_Write(INTENSITY,    0x01);      // 0x00:min, 0xFF:max
    MAX7219_Write(DISPLAY_TEST, 0x00);      // 0x00:normal, 0x01:test mode
}

完整代码从这里下载

https://gitee.com/iosetting/air105_project/tree/master/Demos/SPI/SPI_MAX7219_8x8LED

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