RISC-V MCU开发实例(二):搭配Si24R1 通信模式进行调试

发布时间:2022-8-9 15:51    发布者:郭13824368625
关键词: RISC-V , MCU , SI24R1 , 单片机
目的
通过CSM32RV20开发平台,使用硬件SPI接口与Si24R1进行通信,通信成功后,通过串口打印数据。

实现过程:
1.中断向量表和系统时钟初始化
在IDE里新建项目后,都会包含CLIC_Init()和System_Clock_Init()两个函数。中断向量表初始化,系统中断初始化,用户无需关心。系统时钟初始化函数中,可以方便的选中时钟源、时钟分频系数、外设时钟使能和RC频率选择。
int main(void){    ///----System Init ---------------------------------------------------------------------------------------------    CLIC_Init();//中断向量表初始化    System_Clock_Init();//系统时钟初始化void System_Clock_Init(void)//系统时钟初始化{    //时钟源开关    CMU->SRC_EN  = 1<<1   //RCOSC    bit[1]:0-off, 1-on                  |1<<0;  //crystal  bit[0]:0-off, 1-on    //外设和内核时钟来源选择        CMU->CLK_SEL = 1<<2   //phripheral  bit[3:2]:0-RCOSC, 1-crystal, 2-LSI(3K), 3-reserved                  |1<<0;  //cpu         bit[1:0]:0-RCOSC, 1-crystal, 2-LSI(3K), 3-reserved    //设置时钟分频系数    CMU->CLK_DIV = 0<<10  //RTC         bit[14:10]:0-2, 1-2, 2-2, 3-2, 4-4, 5-4, 6-6, 7-6 ......                  |0<<5   //phripheral  bit[9:5]:0-1, 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5,......31-31                  |0<<0;  //CPU         bit[9:5]:0-1, 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5,......31-31    //外设时钟使能    CMU->PER_EN  = 1;    //bit[0]:0-off, 1-on    //RC频率选择    CMU_RC_DEFAULT->RC_DEFAULT = 0; //bit[0]:0-16MHz, 1-32MHz}

2.外设初始化
2.1外设初始化(串口)
串口初始化:选中UART1,UART1即可以用作烧录使用(开发板串口默认使用UART1),又可以调用打印,方便数据输出。UART1:PA6:TX1,复用配置AF0(默认)。PA5:RX1,复用配置AF0(默认)。
UART_Init_case1(UART1);   //串口初始化
由于开发板上使用的晶振为32MHz,那么我们设置0x0116<<8串口波特率就是115200
UARTx->CTRL = 0<<25        //接收中断使能: 0-off,1-on                 |0<<24        //发送中断使能:0-off,1-on                 |0x0116<<8    //波特率(对应16M时钟):                               //0x1a0b-2400,0x0683-9600,0x0341-19200,0x0116-57600,0x008b-115200                               //0x0045-230400,0x0023-460800,0x0011-921600,0x000d-1128800                 |1<<6         //模式选择:0-模式0,1-模式1,2/3-模式2                 |0<<5         //多处理器使能                 |1<<4         //接收使能                 |0<<3         //发送数据bit8                 |0<<2;        //接收数据bit8


2.2外设初始化(SPI)
SPI初始化,选中非中断模式。Si24R1采用四线制SPI,与MCU连接共6根线。Si24R1芯片引脚介绍(MOSI和MISO直接与MCU的硬件SPI对应连接即可,即MOSI与SPI1_MOSI连接)。CE,芯片开启信号,激活 RX 或 TX 模式。CSN,SPI 片选信号。SCK,SPI 时钟信号。MOSI,SPI 输入信号。MISO,SPI输出信号。IRQ,可屏蔽中断信号(可以通过0x00寄存器CONFIG配置屏蔽),低电平有效。

SPI_Init_case1(SPI1);     //SPI初始化,非中断模式
CSM32RV20,硬件SPI1引脚说明:PA2-SPI1_SCK,PA3-SPI1_MISO,PA4_SPI1_MOSI.
  if(SPIx==SPI1)    {        //用户自选CSN,软件操作片选信号        //配置SCK        GPIO_MODE_Init(GPIOA, PIN2, GPIO_MODE_AF);  //PA2复用模式        GPIO_AF_Init(GPIOA,  PIN2,  GPIO_AF0);  //PA2复用到SPI1_SCK        //配置MISO        GPIO_MODE_Init(GPIOA, PIN3, GPIO_MODE_AF);  //PA3复用模式        GPIO_AF_Init(GPIOA,  PIN3,  GPIO_AF0);  //PA3复用到SPI1_MISO        //配置MOSI        GPIO_MODE_Init(GPIOA, PIN4, GPIO_MODE_AF);  //PA4复用模式        GPIO_AF_Init(GPIOA,  PIN4,  GPIO_AF0);  //PA4复用到SPI1_MOSI    }
根据Si24R1的SPI协议,CPHA时钟相位和CPOL的时钟极性(SCK空闲时状态为低电平,上升沿采样下降沿输出),选中SPI模式0。SPI速率选择为8分频-4MHz。使用软件CSN控制
SPIx->CTRL = 0x0<<8     //中断使能:0-关闭,1-开启                |0x0<<7     //时钟极性:0-低电平,1-高电平                |0x0<<6     //时钟相位:0-前沿采样,后沿输出,1-前沿输出,后沿采样,                |0x1<<4     //SPI使能:0-关闭,1-使能                |0x3;       //时钟分频:0-2分频,1-2分频,2-2分频,3-8分频,4-16分频,5-32分频,6-64分频,其他:64分频

2.3外设初始化(GPIO)
初始化CE,CSN,IRQ
SPI1_CSN_Init_case1();//CFG: CE-GPIO9,CSN-GPIO8,IRQ-GPIO7void SPI1_CSN_Init_case1(void)//CFG: CE-GPIO9,CSN-GPIO8,IRQ-GPIO7{   GPIO_MODE_Init(GPIOA,PIN8,GPIO_MODE_OUTPUT);//CSN    GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);//CSN=1    GPIO_MODE_Init(GPIOA,PIN9,GPIO_MODE_OUTPUT);//CE    GPIO_Write(GPIOA,PIN9,GPIO_RESET);//CE=0    GPIO_MODE_Init(GPIOA,PIN7,GPIO_MODE_INPUT);//IRQ}

2.4外设初始化(中断)
中断IRQ引脚,开发板上选择为PA7。
  GPIO_EXIT_Init_case4(GPIOA, PIN7);//检测下降沿   Interrupt_Enable(EXIT9_5_int_ID);//CLIC使能EXIT中断   SYS_Interrupt_Enable(); CLIC开总中断void GPIO_EXIT_Init_case4(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint8_t PINx)//检测下降沿{    GPIO_MODE_Init(GPIOx, PINx, GPIO_MODE_INPUT);    GPIO_EXIT_MODE_Init(GPIOx, PINx, GPIO_EXIT_FALLING);    GPIO_PULL_Init(GPIOx, PINx, GPIO_PULLUP);  //内部上拉    GPIO_INTER_enable(GPIOx, PINx);   //GPIO 中断使能}
中断处理函数:
void EXIT9_5_IRQHandler(void){    if(EXTI->ISR&(0x1<<7)) //外部中断 PA7    {        IRQ_flag=1;        EXTI->ISR |= 0x1<<7;        //IRQ Handler......    }

3.Si24R1通信模式介绍
Si24R1通信模式有两种,一种是Si24R1通信模式,一种是兼容模式,两者的区别就在于是否有包控制字,包控制可以实现动态负载长度,ACK通信,ACKPAYLAOD通信等。

Si24R1通信模式:

兼容模式:



4.Si24R1模块

5. SPI函数
SPI读写函数:SPI1读写一个字节
uint8_t spi_rw_byte(uint8_t byte){    uint8_t a;    SPI_Transceive(SPI1,&byte,&a,1);    return  a;}
SPI写寄存器:写数据value到reg寄存器,同时返回寄存器值
uint8_t spi_rw_reg(uint8_t reg,uint8_t value)        {                uint8_t status;                reg |= W_REGISTER ;                        //写寄存器命令        GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);                status=spi_rw_byte(reg);                    //选择寄存器,同时返回状态字                spi_rw_byte(value);        GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);                return status;                //返回状态寄存器        }
SPI读寄存器:
//========从reg寄存器中读一个字节的数据========uint8_t spi_rd_reg(uint8_t reg){        uint8_t value;        reg |= R_REGISTER ;       //读寄存器命令        GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);    spi_rw_byte(reg);        value = spi_rw_byte(0);         //从该寄存器中读数据    GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);        return (value );                     //返回状态寄存器}
SPI读BUFF:
//函数:spi_read_buf()//功能:从reg寄存器读出bytes个字节,通常用来读取接收通道数据 或 接收/发送地址//=====================================================================================uint8_t spi_read_buf(uint8_t reg, uint8_t *pBuf, uint8_t bytes){                uint8_t status;                uint8_t i;                reg |= R_REGISTER;    GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);          status  = spi_rw_byte(reg);                      // 选择寄存器,同时返回状态字          for(i = 0; i < bytes; i++)    {                   pBuf = spi_rw_byte(0);    // 逐个字节从Si24R1读出        }          GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);                             // CSN拉高,结束数据传输          return(status);                                   // 返回状态寄存器}
SPI写BUFF:
//函数:spi_write_buf()//功能:把pBuf缓存中的数据写入到Si24R1,通常用来写入发射通道数据 或 接收/发送地址//=====================================================================================uint8_t spi_write_buf(uint8_t reg, uint8_t *pBuf, uint8_t bytes){                uint8_t status, i;                reg |= W_REGISTER;          GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);                            // CSN置低,开始传输数据          status         = spi_rw_byte(reg);      // 选择寄存器,同时返回状态字          for(i = 0; i < bytes; i++)    {                   spi_rw_byte(pBuf);        // 逐个字节写入Si24R1        }          GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);       // CSN拉高,结束数据传输          return(status);                      // 返回状态寄存器}

6.TX_mode和RX_mode配置
TX_mode: CE拉低后,配置发射地址、发射地址宽度、射频信道、传输速率,发射功率,配置发射模式、CRC、清除STATUS寄存器的标志位!!!(可能在调试程序或者异常退出,没有清除STATUS,但是芯片没断电,可能IRQ的电平一直为低,最好就在初始化时清除STATUS寄存器的标志位。
spi_rw_reg(STATUS,0xff);//Si24R1 NOACK 发射模式void Si24R1_Tx_Mode(void){        GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_RESET);    spi_write_buf(TX_ADDR, TX_ADDRESS, 5); // 写入发送地址        spi_rw_reg(FEATURE, 0x01); // 使能 W_TX_PAYLOAD_NOACK 命令        spi_rw_reg(SETUP_AW, 0x03); // 5 byte Address width        spi_rw_reg(RF_CH, 2); // 选择射频通道0x40        spi_rw_reg(RF_SETUP, 0x0f); // 数据传输率 2Mbps        spi_rw_reg(CONFIG, 0x0e); //配置为发射模式、CRC 为 2Bytes    spi_rw_reg(STATUS,0xff);        //GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_SET);}
RX_mode: 发射端的配置与接收端的配置一致即可
//Si24R1 NOACK 接收模式void Si24R1_Rx_Mode(void){        GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_RESET);        spi_write_buf(RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, 5); // 写入接收地址//        spi_rw_reg(FEATURE, 0x01); // 使能 W_TX_PAYLOAD_NOACK 命令        spi_rw_reg(EN_RXADDR , 0x01); // 使能接收通道        spi_rw_reg(RF_CH, 2); // 选择射频通道0x40        spi_rw_reg(RX_PW_P0 ,TX_PLOAD_WIDTH ); // 设置接收通道0负载数据宽度        spi_rw_reg(SETUP_AW, 0x03);                                                                   // 5 byte Address width        spi_rw_reg(RF_SETUP, 0x0f); // 数据传输率 2Mbps        spi_rw_reg(CONFIG, 0x0f); //配置为接收方、RC 为 2Bytes        spi_rw_reg(STATUS,0xff);////        GPIO_Write(GPIOa,CE_Pin,GPIO_SET);}
Si24R1_TxPacket():发射函数,主要是给TX_FIFO填充数据,CE拉高后就会发射出去。其中要注意:发射前最好擦除FIFO,再填写FIFO,这样对异常的数据发送可以起到一定的屏蔽作用,否则可能会陷入始终发上一包写入数据的怪圈。等到IRQ下降沿中断后,判断是否为发射完成中断,完成即返回TX_OK;
uint8_t Si24R1_TxPacket(){        uint8_t sta;        uint8_t TX_BUF[TX_PLOAD_WIDTH] = {0,7,7,5,8,5,2,1};        IRQ_flag=0;    spi_rw_reg(FLUSH_TX,0xff);    spi_rw_reg(FLUSH_RX,0xff);        //GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_RESET);        //使用NOACK模式时,应使用命令 W_TX_PAYLOAD_NOACK        spi_write_buf(W_TX_PAYLOAD_NOACK,TX_BUF,TX_PLOAD_WIDTH);//写数据到TX BUF  //        spi_write_buf(W_TX_PAYLOAD,TX_BUF,TX_PLOAD_WIDTH);//写数据到TX BUF         GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_SET);//启动发送         Delay32M_us(10);        while(0==IRQ_flag)        {        NOP;     //切记一定得加NOP指令,由于GCC编译器优化问题,程序会只调用一次中断标志。        }//等待发送完成        IRQ_flag=0;        sta = spi_rd_reg(STATUS);        // 返回状态寄存器        spi_rw_reg(W_REGISTER+STATUS,sta); //清除TX_DS或MAX_RT中断标志        if(sta&MAX_RT)//达到最大重发次数        {                spi_rw_reg(FLUSH_TX,0xff);//清除TX FIFO寄存器                return MAX_RT;        }        if(sta&TX_OK)//发送完成        {                return TX_OK;        }        return 0xff;//其他原因发送失败}
其中,需要注意的是:在等待中断的标志IRQ_flag时,如果直接判断,由于GCC编译器优化,我们利用IDE的反汇编功能,查看下两者的区别:


while(0==IRQ_flag);


while(0==IRQ_flag)        {        NOP;            }
7.通信判断
main()函数中,调用Si24R1_TxPacket();函数,判断返回值是否为发射完成TX_OK标志,闪灯+打印即可。打印这里,虽然库函数里有printf()和ee_printf(),都支持,但是推荐使用ee_printf()函数,这个是简化版的printf函数(而不是C运行库中提供的printf函数),以此生成的代码体积就会更小。
      sta=Si24R1_TxPacket( );        Delay32M_ms(500);        if(sta==TX_OK)        {        GPIO_Write(GPIOA,PIN10,GPIO_RESET);        Delay32M_ms(500);        GPIO_Write(GPIOA,PIN10,GPIO_SET);        ee_printf("Hello,IC农民\r\n");        }        else            Delay32M_ms(20);        }


总结
1.注意在等中断IRQ产生后的IRQ_flag时,需要对while(0==IRQ_flag)处理时,在函数里加入一个NOP指令,以此规避GCC编译器优化的问题造成IRQ_flag只判断一次。
2.使用ee_printf()函数,减少代码体积。
3. 在程序里有使能中断时,在使能单个中断后,需要开启中断总开关,否则会出现无法进入中断!!。例如:
  Interrupt_Enable(EXIT9_5_int_ID);//CLIC使能EXIT中断   SYS_Interrupt_Enable(); CLIC开总中断
那么,这里,硬件SPI,串口打印,GPIO中断等外设就操作完了。个人能力有限,欢迎大家批评指正。
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