GPIO口模拟SPI

本文介绍了一种使用GPIO模拟SPI通信的方法,并详细分析了在高强度读写状态下通信不稳定的原因。首先排除了CLK频率过高和GPIO口电压干扰的问题,然后通过查阅文档发现TX PIN在空闲时应为低电平,调整后错误率下降。进一步推测CS片选信号的高电平时间不足导致剩余错误,增加CS高电平时长后问题得到解决。测试表明,这样的改进显著提高了通信稳定性。

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对于如何操作GPIO来模拟SPI的过程是简单的,不赘述了。代码如下。

 void _spi_tx(int8u data_tx)

{
int8u i;


//发送一个数据
for(i=0;i<8;i++)
{
//改变数据位(准备数据发送)
if((data_tx<<i)&SPI_TX_BIT_MASK)
_spi_tx_pin_up();
else
_spi_tx_pin_down();

//下降沿(数据将被发送)
_spi_clk_pin_down();
//延时
//bsp_time_delay(6);
### 实现SPI通信的GPIO模拟 为了使用四个GPIO模拟SPI通信,需要理解并实现SPI协议的关键要素。SPI是一种全双工同步串行通信接,通常涉及四条线:MOSI(Master Out Slave In)、MISO(Master In Slave Out)、SCLK(Serial Clock)和SS/CS(Slave Select)。当利用GPIO模拟这些功能时,每一个GPIO引脚对应于上述提到的一条线路。 #### MOSI (Master Output, Slave Input) 此引脚用于主设备向从设备发送数据。在每次传输过程中,每当SCLK发生跳变时,MOSI上的电平会被采样作为有效位传送给从设备[^1]。 ```c void send_bit(uint8_t bit) { if(bit){ GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); // Set MOSI high for '1' }else{ GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5); // Set MOSI low for '0' } } ``` #### MISO (Master Input, Slave Output) 相反地,这条线负责将来自从设备的数据传递给主设备。同样是在每个时钟周期内读取一次状态变化以获取新到达的信息位[^2]。 ```c uint8_t read_bit(void) { return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_6); } ``` #### SCLK (Serial Clock) 这是由主控端产生的时钟脉冲序列,用来协调双方之间的数据交换速率。对于每一轮完整的高低电平转变而言,代表了一个新的数据位已经准备好被处理[^3]。 ```c void toggle_clock(void) { GPIO_ToggleBits(GPIOA, GPIO_Pin_7); // Toggle the clock line to signal data readiness. DelayUs(1); // Small delay between transitions. GPIO_ToggleBits(GPIOA, GPIO_Pin_7); } ``` #### SS/CS (Slave Select) 虽然不是严格意义上的必需品——某些简单场景下甚至可能省略它——但对于多从机系统来说至关重要。激活某个特定外设之前,应当将其对应的选通线拉至活动水平;而在完成交互之后,则需恢复默认非活跃态以便切换到其他目标上去工作[^4]。 ```c void select_slave(void) { GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // Pull CS pin low to activate slave device. } void deselect_slave(void) { GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4); // Return CS pin back to inactive state after communication ends. } ``` 通过以上方式设置好各个控制信号后,就可以按照标准流程执行整个通讯过程了: - 首先调用`select_slave()`函数选定要交流的对象; - 接着依次循环调用`send_bit()`, `toggle_clock()`, 和 `read_bit()` 来逐位传送所需信息直至全部发出完毕为止; - 最终记得再次呼叫`deselect_slave()`结束当前对话环节。 值得注意的是,在实际编程实践中还需要考虑更多细节问题比如错误检测机制、超时保护措施等,这里仅提供了最基础的操作框架供参考学习之用。
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