#include "myspi.h" #include "string.h" #define SPI_SCK_PIN GPIO_PIN_5 // PA5 作为 SCK 输入 #define SPI_SCK_PORT GPIOF #define SPI_MOSI_PIN GPIO_PIN_7 // PA7 作为 MOSI 输入 #define SPI_MOSI_PORT GPIOF #define SPI_CS_PIN GPIO_PIN_4 // PA4 作为 CS 输入 #define SPI_CS_PORT GPIOF #define SPI_MISO_PIN GPIO_PIN_6 // PA4 作为 CS 输入 #define SPI_MISO_PORT GPIOF #define SPI_MAX_RX_LEN 128 #define SPI_MAX_TX_LEN 128 #define SPI_MODE 0 // 0-3 #define SPI_BIT_ORDER 0 // 0:MSB first, 1:LSB firs typedef struct { volatile uint8_t buffer[SPI_MAX_RX_LEN]; volatile uint8_t byte_index; volatile uint8_t bit_counter; volatile uint8_t rx_length; volatile uint8_t rx_ready; volatile uint8_t overflow; } SPI_State; static volatile SPI_State spi_state = { .buffer = {0}, .byte_index = 0, .bit_counter = 0, .rx_length = 0, .rx_ready = 0, .overflow = 0 }; /* 临界区保护宏 */ #define SPI_ENTER_CRITICAL() uint32_t primask = __get_PRIMASK(); __disable_irq() #define SPI_EXIT_CRITICAL() __set_PRIMASK(primask) void SPI_Slave_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); // SCK配置(根据SPI模式调整) #if (SPI_MODE == 0) || (SPI_MODE == 1) GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING; #else GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING; #endif GPIO_InitStruct.Pin = SPI_SCK_PIN; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN; HAL_GPIO_Init(SPI_SCK_PORT, &GPIO_InitStruct); // MOSI和CS配置 GPIO_InitStruct.Pin = SPI_MOSI_PIN | SPI_CS_PIN; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(SPI_MOSI_PORT, &GPIO_InitStruct); GPIO_InitStruct.Pin = SPI_MISO_PIN; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; HAL_GPIO_Init(SPI_MISO_PORT, &GPIO_InitStruct); HAL_GPIO_WritePin(SPI_CS_PORT, SPI_CS_PIN, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(SPI_SCK_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn, 1, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI9_5_IRQn); } /*********************************************** * 软件SPI数据传输(全双工) * 参数:tx-发送数据指针,rx-接收数据指针,size-数据长度 ***********************************************/ void Soft_SPI_Transfer(uint8_t *tx, uint8_t *rx, uint16_t size) { for (uint16_t i = 0; i < size; i++) { uint8_t tx_byte = tx ? tx[i] : 0xFF; // 若未指定发送数据,默认发0xFF uint8_t rx_byte = 0; for (uint8_t bit = 0; bit < 8; bit++) { // 设置MOSI输出当前bit(MSB First) HAL_GPIO_WritePin(SPI_MOSI_PORT, SPI_MOSI_PIN, (tx_byte & 0x80) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET); tx_byte <<= 1; // 产生上升沿(模式0:上升沿采样) HAL_GPIO_WritePin(SPI_SCK_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_SET); // 读取MISO电平 rx_byte <<= 1; if (HAL_GPIO_ReadPin(SPI_MISO_PORT, SPI_MISO_PIN)) { rx_byte |= 0x01; } // 下降沿(准备下一次数据) HAL_GPIO_WritePin(SPI_SCK_PORT, SPI_SCK_PIN, GPIO_PIN_RESET); } if (rx) rx[i] = rx_byte; // 保存接收数据 } }
时间: 2025-03-17 14:07:46 浏览: 49
<think>好的,我需要分析用户提供的这段C代码,了解其功能和实现细节,然后进行解释。首先,用户的问题是关于一个名为“myspi.h”的自定义SPI库的实现,以及相关的初始化函数和数据传输函数。用户可能希望了解这段代码的工作原理、可能的用途以及是否存在潜在问题。
首先,我会通读代码,了解整体结构。代码中包含了头文件“myspi.h”和“string.h”,接着定义了一些宏,如GPIO引脚、端口、缓冲区大小、SPI模式和位顺序。然后定义了一个结构体SPI_State,用于维护SPI从设备的状态,包括接收缓冲区、索引、计数器等。接着声明了一个静态全局变量spi_state来保存状态。
接下来是SPI_Slave_Init函数,用于初始化SPI从设备的GPIO配置。这里使用了HAL库的函数来配置SCK、MOSI、CS和MISO引脚。根据不同的SPI模式设置SCK的中断触发方式,配置MOSI和CS为输出,MISO为输入。最后使能了外部中断,并设置了优先级。
然后是Soft_SPI_Transfer函数,这个函数实现了软件SPI的全双工数据传输。通过循环处理每个字节的每一位,根据SPI模式控制时钟信号,并读取或写入数据。这里看起来是主设备的实现,因为函数主动控制SCK引脚,而通常从设备不会主动控制时钟。但用户代码中的初始化函数名为SPI_Slave_Init,可能存在矛盾,需要进一步确认。
现在需要分析代码中的潜在问题。首先,SPI_Slave_Init函数中将MOSI和CS配置为输出模式,这可能有问题,因为在SPI从设备中,MOSI通常是从设备的输入(主设备输出),而MISO是从设备的输出。但在这段代码中,MOSI被配置为输出,而MISO被配置为输入,这似乎颠倒了主从设备的角色。这可能是一个错误,导致数据方向不正确。
其次,在Soft_SPI_Transfer函数中,用户在主循环中控制SCK引脚,这通常是主设备的行为。而作为从设备,通常不会主动控制SCK,而是由主设备提供时钟信号。因此,这段代码可能存在角色混淆,可能是将主设备的代码错误地标记为从设备,或者存在设计上的错误。
另外,在SPI_Slave_Init中,配置SCK为中断模式,但Soft_SPI_Transfer并没有使用中断处理函数,而是轮询方式操作。这里可能存在不一致,中断处理函数可能未实现,导致数据接收不完整。
此外,代码中定义了SPI_State结构体和相关变量,但Soft_SPI_Transfer函数并未使用这些状态变量,这可能意味着接收逻辑不完整,或者中断处理函数未提供,导致接收缓冲区无法正确填充。
还需要检查GPIO的初始化是否正确。例如,SCK作为输入,应该配置为输入模式,但代码中根据SPI模式设置为中断模式,这可能是正确的,但需要确保中断服务例程(如EXTI9_5_IRQHandler)正确实现,以处理时钟信号的变化,进而读取数据。然而,用户提供的代码中并没有实现中断服务函数,这会导致无法响应SCK信号,从而无法接收数据。
总结来看,这段代码存在几个关键问题:
1. GPIO配置可能存在方向错误,MOSI和MISO的角色可能颠倒了主从设备的配置。
2. Soft_SPI_Transfer函数实现的是主设备的SPI通信,而初始化函数命名为从设备,导致角色混淆。
3. 缺少中断服务函数的实现,导致从设备无法正确响应主设备的时钟信号。
4. SPI_State结构体未被正确使用,接收逻辑不完整。
接下来,用户可能需要了解这些问题,以及如何修正代码以正确实现SPI从设备的功能。需要解释正确的SPI从设备应该如何配置GPIO,如何处理时钟中断,以及如何通过中断服务函数逐位接收数据,并更新状态变量。</think>以下是您提供的代码的分析与解释:
### 一、代码功能概述
这是一个基于GPIO模拟的**SPI从设备**实现,包含初始化配置和软件模拟数据传输函数。核心功能包括:
1. `SPI_Slave_Init()`: 初始化SPI从设备的GPIO和中断
2. `Soft_SPI_Transfer()`: 软件模拟SPI全双工数据传输
### 二、关键问题分析
#### 1. GPIO角色配置错误
- **问题现象**:MOSI被配置为输出,MISO为输入
- **正确逻辑**:
- MOSI应作为**从设备输入**(主设备输出)
- MISO应作为**从设备输出**(主设备输入)
#### 2. 主从模式冲突
- **矛盾点**:
- `SPI_Slave_Init`暗示从设备角色
- `Soft_SPI_Transfer`中主动控制SCK(主设备行为)
- **后果**:无法实现正常的主从通信
#### 3. 中断逻辑缺失
- **未实现**:EXTI9_5_IRQHandler中断服务函数
- **影响**:无法响应SCK时钟信号,数据接收失败
### 三、修正建议
#### 1. GPIO配置修正
```c
// MOSI配置为输入(主→从)
GPIO_InitStruct.Pin = SPI_MOSI_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(SPI_MOSI_PORT, &GPIO_InitStruct);
// MISO配置为输出(从→主)
GPIO_InitStruct.Pin = SPI_MISO_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
HAL_GPIO_Init(SPI_MISO_PORT, &GPIO_InitStruct);
```
#### 2. 补充中断处理函数
```c
void EXTI9_5_IRQHandler(void) {
if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(SPI_SCK_PIN) != RESET) {
// 在此实现位数据采集
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(SPI_SCK_PIN);
}
}
```
#### 3. 从设备工作流程
1. 主设备拉低CS片选信号
2. 主设备产生SCK时钟
3. 从设备在SCK边沿通过中断采集/输出数据
4. 数据接收完成后置位rx_ready标志
### 四、性能优化建议
1. **缓冲区管理**:添加超时机制防止死锁
2. **错误处理**:增加CRC校验和重传机制
3. **DMA支持**:大数据量传输时可考虑硬件SPI+DMA
需要特别注意:纯软件模拟SPI的效率较低,建议优先使用硬件SPI外设。此实现方案适用于低速场景或引脚资源紧张的情况。
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