STM32使用SPI从站时产生数据错位的恢复方法

1、SPI从站错位问题和现象

最近用SPI做一套总线协议，主站是一个Cortex-A7处理器，从站是16块STM32F0xx的PCB，通过排针连在一起，每片M0的SPI使用软件CS，上电初始化之后就一直使能，MOSI，MISO，CLK信号通过高速差分芯片挂总线，每个PCB有一个地址，通信采用一问一答的形式，匹配地址的从站会应答Cortex-A7主站的请求。

开始好好的，16块板连在一起，连续通信两三天都没什么问题，以为很简单，方案基本可以用了，准备上EFT测试干扰性能。然后事实并不是想象那样，上测试台之前，在通信过程中给其中一个M0板子下固件，下载的时候，M0的GPIO脚都是高组态，由于PCB是一个刚毕业的新人做的，没有考虑这样的情况，导致CLK信号的差分芯片输出使能被上拉电阻锁死输出，CLK差分芯片的输出数据脚也被上拉电阻锁死在高电平，将整条总线上的所有PCB的CLK全部锁死在高电平，升级结束之后，其他15块PCB全部通信中断，无法正确响应主站请求。后来自测，直接用镊子夹住CLK的两跟差分线，所有从站很容易进入通信断开状态，放开镊子也无法恢复。

因为M0打开了SPI的硬件计算CRC功能，我想这也简单，连续累计CRC错误10次，我就复位SPI和DMA，以为很简单的事情，居然没有效果，即使复位，通信仍然不能恢复。于是我上各大网站，看了各种论坛和博客，但是能将这件事情说清楚的几乎没有，仅有几篇说到SPI从站错位的时候应该怎么恢复，按他们的做法，也不能恢复通信。

2、问题分析

M0的从站使用了DMA循环模式接收和发送，并且打开的CRC硬件校验。那么，随机的中断CLK，类干扰导致的CLK增多或减少，短路只能模拟减少，SPI接收或发送的移位寄存器可能没有获得完整的8bit数据，也可能在DMA接收到一帧数据的一半，CLK被短路就没有了，这时候DMA的计数器处于接收一部分数据，但又没有达到中断个数。从主站这边来看，上一次的请求必然就是失败了，主站设计了超时重发，那么超时之后，主站并不知道从站的情况，继续发送一帧数据，M0的DMA之前收到一部分数据，没收完一帧数据，就进入中断了，则CRC必然错误。如果是移位寄存器在没有满8bit情况下CLK就没了，即使在链路层采用帧头识别的办法也无法正常通信，因为每个字节都不是原来的bit位数顺序了。

问题总结下来就是，移位寄存器需要清除多余的bit，CRC校验需要对齐其实的字节。

3、问题解决

原因明确了，解决就不会很难。

必须复位移位寄存器，清除多余接收数据，并重置DMA的计数器。

根据STM32的特点，竟然没有任何寄存器可以清除移位寄存器，只能通过RCC寄存器，将整个SPI模块复位，然后重新配置SPI。

值得注意的是，DMA不需要复位，但是必须先停止DMA，SPI复位完成之后，重新配置DAM收发计数器值，再打开DMA。

还有一点就是复位过程必须避过主站的重发数据帧，如果复位刚结束，又收到半截帧数据，又回到字节不对齐的 状态了。

避过主站发送可以通过BSY，RXNE，TXE标志联合起来使用，注意移位寄存器bit位错位异常的时候，BSY可能一直为高，具体怎么弄，动手调试吧少年。

STM32居然没设计复位移位寄存器功能，一旦错位就一直错下去，怪不得网上很多吐槽难搞，不禁想到我们公司的其他产品把SPI扩展出来的情况，在强干扰环境下可靠性堪忧。