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合宙Air001开发板体验---Arduino下测试SPI通讯

通过GPIO口的复用，Air001芯片提供了SPI通讯设备。下图中，

使用PA口的4、5、6、7，可以实现SPI通讯。

SPI是一个单主机多从机的通信接口。SPI是一种事实标准，也就是说这种规范没有对应的技术标准。因此各个厂家生产的SPI器件配置不一样，不一定有互操作性。

一、SPI库函数

除了需要标准的SPI库函数，Air001还提供自己专用的SPI库函数。

Air001为用户提供了 3 种关于 CS 引脚管理的可能性：

· CS 引脚在传输数据之前由用户代码直接管理（如 Arduino SPI 库）

· 或者用户将 CS pin 号提供给库 API，库自行管理 CS pin

· 或者用户使用链接到 SPI 外设的硬件 CS 引脚

1、SPIClass::SPIClass(uint8_t mosi, uint8_t miso, uint8_t sclk, uint8_t ssel)

构造函数，用于初始化 SPI 外设，参数为 SPI 外设的引脚号。

· mosi：MOSI 引脚号

· miso：MISO 引脚号

· sclk：SCLK 引脚号

· ssel：CS 引脚号，该引脚必须是硬件 CS 引脚。如果配置该引脚，片选将由 SPI 外设管理。请勿在参数中使用带有 CS 引脚的 API 函数。

2、void SPIClass::begin(uint8_t _pin)

初始化 SPI 外设。

· _pin：CS 引脚号，由 SPI 库管理。

3、void beginTransaction(uint8_t pin, SPISettings settings)

允许使用其他参数配置SPI。这些新参数保存在关联的 CS 引脚上。

· pin：CS 引脚号，由 SPI 库管理。

· settings：SPI 设置，包括速率、位顺序和数据模式。

4、void endTransaction(uint8_t pin)

删除 CS 引脚和关联的 SPI 设置

· pin：CS 引脚号，由 SPI 库管理。

注1：

使用 begin() 或 beginTransaction() 初始化 SPI 实例后，必须调用以下函数。
如果要管理多个设备，可以多次调用 beginTransaction()，并在参数中包含不同的 CS 引脚。然后，您可以使用不同的 CS 引脚调用以下函数，而无需再次调用 beginTransaction()（直到调用 end() 或 endTransaction()）。

注2：

如果模式设置为 SPI_CONTINUE，CS 引脚将保持启用状态。使用多个 CS 引脚时要小心。

5、byte transfer(uint8_t pin, uint8_t _data, SPITransferMode _mode = SPI_LAST)

写入/读取一个字节

· pin： CS 引脚，由 SPI 库管理

· data：要写入的参数

· mode：（可选）如果 SPI_LAST mode CS 引脚复位， SPI_CONTINUE mode CS 引脚保持启用状态。返回接收到的数据

6、uint16_t transfer16(uint8_t pin, uint16_t _data, SPITransferMode _mode = SPI_LAST)

写/读半字

· pin： CS 引脚，由 SPI 库管理

· data：要写入的参数

· mode：（可选）如果 SPI_LAST mode CS 引脚复位， SPI_CONTINUE mode CS 引脚保持启用状态。返回接收到的数据

7、void transfer(uint8_t pin, void *_buf, size_t _count, SPITransferMode _mode = SPI_LAST)

写入/读取几个字节。仅使用一个缓冲区来写入和读取数据

· pin： CS 引脚，由 SPI 库管理

· buf：指向要写入的数据的指针

· count：要写入/读取的数据数量

· mode：（可选）如果 SPI_LAST mode CS 引脚复位， SPI_CONTINUE mode CS 引脚保持启用状态。

8、void transfer(byte _pin, void *_bufout, void *_bufin, size_t _count, SPITransferMode _mode = SPI_LAST)

写入/读取几个字节。一个用于输出数据的缓冲区，一个用于输入数据的缓冲区

· pin： CS 引脚，由 SPI 库管理

· bufout：指向要写入的数据的指针

· bufin：指向要读取的数据的指针

· count：要写入/读取的数据数量

· mode：（可选）如果 SPI_LAST mode CS 引脚复位， SPI_CONTINUE mode CS 引脚保持启用状态。

二、引脚管理的示例

1、CS 引脚管理的示例

#include <SPI.h>
// MOSI  MISO  SCLK
SPIClass SPI_3(PC12, PC11, PC10);
 
void setup() {
  SPI_3.begin(2); //Enables the SPI_3 instance with default settings and attaches the CS pin  
  SPI_3.beginTransaction(1, settings); //Attaches another CS pin and configure the SPI_3 instance with other settings  
  SPI_3.transfer(2, 0x52); //Transfers data to the first device
  SPI_3.transfer(1, 0xA4); //Transfers data to the second device. The SPI_3 instance is configured with the right settings  
  SPI_3.end() //SPI_3 instance is disabled
}

2、更改默认 SPI 实例引脚的示例

void setMISO(uint32_t miso)
void setMOSI(uint32_t mosi)
void setSCLK(uint32_t sclk)
void setSSEL(uint32_t ssel)
void setMISO(PinName miso)
void setMOSI(PinName mosi)
void setSCLK(PinName sclk)
void setSSEL(PinName ssel)

注意：这些 API 必须在调用 begin() 之前调用。

下面我们以W25Q64为例测试Air001的SPI通讯，W25Q64使用专用模块，就不需要自己手工焊接了。W25Q64的工作电压：2.7～3.6V，时钟频率≤104MHz。通过SPI接口，用标准的SPI协议发送相应指令给flash，然后flash根据命令进行W25Q64的各种相关操作。

CS：CS为片选管脚，低电平有效。上电之后，在执行一条新的指令之前，必须让/CS管脚先有一个下降沿。 

DO（MISO）：DO为串行数据输出引脚，在CLK（串行时钟）管脚的下降沿输出数据。

WP：WP为写保护管脚，有效电平为低电平。高电平可读可写，低电平仅仅可读。

DI（MOSI）：DI为串行数据输入引脚，数据、地址和命令从DI引脚输入到芯片内部，在CLK（串行时钟）管脚的上升沿捕获捕获数据。

CLK（SLCK）：CLK为串行时钟引脚。SPI时钟引脚，为输入输出提供时钟脉冲。

HOLD：HOLD为保持管脚，低电平有效。当CS为低电平，并且把HOLD拉低时，数据输出管脚将保持高阻态，并且会忽略数据输入管脚和时钟管脚上的信号。把HOLD管脚拉高，器件恢复正常工作。

VCC:电源2.7V~3.6V。

GND：地。

W25Q64常用操作命令

与Air001开发板的接线如下：

W25Q64        Air001开发板

CS            PA4（CS）

DO            PA6（MISO）

DI            PA7（MOSI）

CLK           PA5（CLK）

测试不使用W25Q64的高速和半高速模式，只使用普通的SPI的通讯模式。

程序运行截图：

程序执行了过程：

1、初始化设备

2、取得芯片的JEDEC ID

3、取得芯片的唯一识别ID

4、取得单元地址=0～15中的16字节数据，并显示。用去确认最初数据状态。

5、擦除编号为0的扇区数据

6、取得单元地址=0～15中的16字节数据，并显示。用去确认擦除结果是否正常。

7、向单元地址=0～15中写入16字节数据

8、取得单元地址=0～15中的16字节数据，并显示。用去确认写入是否正常。

9、显示状态寄存器1数据

10、显示状态寄存器2数据

处理中由于W25Q64有自己的命令集，这里专门为它单独做成了一个处理。

后面附加了整个测试工程，可供下载：TestSPI.zip