STM32之SPI的思考

选择了与硬件打交道,就得戒骄戒躁,踏踏实实,一步一步的走下去。可能因为一个非常小的问题,就导致你失败。失败不可怕,可怕的是不能静下心来去思考。我在公司第一次调试硬件,spi的通信,是stm32的硬件既有的通信接口。之前用51的io口模拟过i2c的,感觉spi相对来说更简单些,结果调试spi的读写花费了我3天的时间。stm32f0与网上关于stm32f1大量的例程还不一样,刚刚上市半年多,应该是,并且有几项设置是stm32f1没有的,这也正是关键的地方。你直接把他们的程序拿过来用,可能就卡死了,为什么?因为f0多了个fifo设置,fifo不设置,默认应该是half of 32 bits,当你只接收到8个bit时,rxne不会置位,程序会一直在这里等待。或许你会说,加一个容错处理不就完了。但是这样,可能读完后,数据是缺少第一个byte和最后一个byte的,还可能出现只读到偶数位的数据(与数据处理有关),因为在读第二个的时候读到的其实是fifo中的低8bit,高8bit如果没有处理可能就丢了,比如你定义的接收数据为unsigned char,高8bit就被滤掉了。如果接收的数据byte数为奇数,可能最后一byte可能就读不出来了,直到下次再有数据才能把它挤到高8bit上。这样读出的数据怎么也不会正确了。
为避免这种情况,设置下fifo就可以了,满了8bit就置位rxne,就可以读走接收到的数据。fifo设置为与通信数据bit数相同就行了。

spi的收发可以设置为全双工模式,但是时钟却都是由主机控制的,在读从机数据时,需要发送从机内部数据的地址,接着需要提供要求的n个时钟信号,才能把从机的数据读出来。这时需要发送无效的数据位来产生时钟,无效数据一般可以为0xff或者0x00,这个需要根据不同主机在使能后mosi线的电平以及从机设备要求来确定。  
另外硬件spi需要设置相关的时钟极性,以及第一个时钟沿还是第二个时钟沿读取数据。stm32f0需要设置时钟线在闲置时的电平上拉还是下拉。


spi通信配置
1、GPIO时钟使能,SPI时钟使能。
2、配置GPIO片选,推挽输出,上拉;SCLK、MOSI、MISO所用到的引脚为复用功能;SCLK下拉,MOSI推挽复用,MISO无推挽。
3、SPI初始化,配置工作模式为全双工,主机模式,SCLK闲时电平为低,第二个时钟沿(下降沿)采样数据,SCLK时钟128预分频,CRC校验置默认值0x07,内部从机选择软件管理模式。设置接收FIFO为四分之一,内部从机选择设置为主机(置1),使能SPI。
4、从机设备一般上电是默认写使能的,因此若需要读取数据先关闭写使能。
5,stm32f0在使能spi后,miso和mosi都被拉低,因此在读取从机数据时,需要先发送的无效数据为0x00。
<think>首先,用户的问题是关于STM32G4的SPI从机模式中遇到的错误“TIFFRFE”。我需要理解这个错误是什么。TIFFRFE可能是一个缩写或错误代码。在STM32的上下文中,SPI错误通常与状态寄存器相关。 回想一下STM32SPI模块:SPI(Serial Peripheral Interface)是一个通信接口。在STM32G4系列中,SPI有特定的状态寄存器,如SPI_SR(状态寄存器),其中包含错误标志。 常见的SPI错误标志包括: - OVR:溢出错误 - MODF:模式错误 - CRCERR:CRC错误 - UDR:下溢错误 - FRE:帧格式错误 TIFFRFE – 这可能是一个打字错误或特定术语。用户说“TIFFRFE”,但根据我的知识,在STM32 SPI中,没有直接叫TIFFRFE的错误。或许是“TI frame error”或类似的东西。让我思考。 在STM32参考手册中,SPI状态寄存器(SPI_SR)的位: - Bit 7: BSY (Busy) - Bit 6: OVR (Overrun) - Bit 5: MODF (Mode fault) - Bit 4: CRCERR (CRC error) - Bit 3: UDR (Underrun) - Bit 2: TXE (Transmit buffer empty) - Bit 1: RXNE (Receive buffer not empty) - Bit 0: FRE (Frame format error) 啊,FRE 是 Frame format error。用户提到了“TIFFRFE”,这可能是“TI frame error”或打字错误。或许是“TI mode frame error”。在SPI中,有TI mode(Motorola SPI frame format vs TI mode)。 TI mode 是 Texas Instruments 的 SPI 帧格式,与标准Motorola格式不同。在STM32中,SPI支持TI模式,通过SPI_CR2寄存器的FRF位设置。 - 当FRF位设置为1时,选择TI模式。 帧格式错误(FRE)发生在当SPI在通信中检测到帧格式不匹配时。例如,如果主机和从机配置了不同的帧格式(标准SPI vs TI模式),则可能发生FRE错误。 用户说“TIFFRFE”,这可能是一个组合或误写。或许是“TI frame error”或直接是FRE错误在TI模式下。 在错误消息中,它可能被报告为“TI_FRE”或类似。但用户指定了“TIFFRFE”,所以我会假设这是指帧格式错误在TI模式下。 所以,问题:STM32G4 SPI从机模式发送错误TIFFRFE,意思是帧格式错误。 用户是SPI从机模式,遇到发送错误。 现在,我需要提供故障排除步骤。 首先,确保回答结构清晰: - 解释错误原因 - 提供解决方案 - 生成相关问题 使用中文回答,因为用户的问题是中文的。 参考站内引用:用户提供了一个引用[^1],但它是关于RPE-LTP-LPC的,与SPI无关。用户说“上述引用仅供参考”,所以我可以忽略它,除非相关。专注于SPI问题。 用户上下文:用户在使用STM32G4的SPI从机模式,发送时遇到TIFFRFE错误。 步骤: 1. **理解错误**:TIFFRFE 很可能是指 SPI 帧格式错误(FRE),特别是在 TI 模式下。在 STM32 中,当 SPI 检测到帧格式不匹配时,会设置 FRE 标志。 - 原因:主机和从机配置了不同的帧格式。例如,主机使用标准 SPI 帧格式,而从机(STM32)配置为 TI 模式,反之亦然。 2. **常见原因**: - SPI 配置不匹配:数据大小、时钟极性(CPOL)、时钟相位(CPHA)、帧格式(标准或 TI)。 - 在 TI 模式下,时序要求严格;如果不符合,可能出错。 - 硬件问题:如接线错误、噪声等。 3. **故障排除步骤**: - 检查 SPI 配置:确保主机和从机有相同的 CPOL、CPHA、数据大小(DSIZE),以及帧格式(FRF 位)。在 STM32CubeMX 或代码中,验证 SPI 初始化。 - 对于 TI 模式:在 SPI_CR2 寄存器中,FRF 位应设置为 1(TI 模式)。 - 如果主机是标准 SPI,从机应配置为标准;如果主机是 TI 模式,从机应配置为 TI 模式。 - 验证时钟频率:SPI 从机模式中,时钟由主机提供;确保时钟在从机可接受范围内。 - 检查状态寄存器:在错误发生时,读取 SPI_SR 寄存器以确认错误标志(如 FRE)。清除错误标志。 - 使用调试工具:如 STM32CubeIDE,设置断点或使用调试寄存器查看错误。 - 查看参考手册:STM32G4 参考手册(RM0440)的 SPI 章节,有详细错误描述。 4. **解决方案**: - 对齐配置:确保双方帧格式匹配。 - 在代码中,处理错误中断:如果使用中断,实现错误回调函数来清除标志。 - 对于发送错误:在从机模式,发送时可能由于主机时钟问题导致下溢(UDR)或帧错误。 - 具体到发送:在从机发送时,如果主机没有提供时钟,数据无法移出,可能导致错误。 5. **生成相关问题**:在最后,添加几个相关问题,以帮助用户深入。 回答结构: - 介绍错误 - 原因分析 - 解决步骤 - 代码示例(如果适用) - 相关问题 由于用户提到“发送错误”,重点在发送操作。 在SPI从机模式,发送通常涉及: - 当主机启动通信时,从机响应数据。 - 如果从机没有及时提供数据,可能发生下溢错误(UDR)。 - 但用户指定了TIFFRFE,所以是帧格式错误。 可能的场景:主机发送数据时,从机检测到帧格式错误。</think>### STM32G4 SPI从机模式发送错误TIFFRFE故障排除 在STM32G4系列微控制器中,SPI(Serial Peripheral Interface)从机模式使用时常遇到错误代码“TIFFRFE”。这通常指 **帧格式错误(Frame Format Error, FRE)**,具体在TI(Texas Instruments)模式下的帧格式不匹配问题。当SPI从机在发送数据时检测到帧格式与主机不一致(例如,主机使用标准SPI帧格式,而从机配置为TI模式),就会触发此错误。错误标志存储在SPI状态寄存器(SPI_SR)的FRE位(Bit 0)中,可能伴随发送失败或通信中断[^1]。 以下我将逐步解释错误原因、提供解决方案,并给出代码示例。故障排除基于STM32G4参考手册(RM0440)和常见实践。 #### 错误原因分析 TIFFRFE错误(即FRE错误)的根本原因是SPI通信双方的帧格式配置不匹配。具体因素包括: 1. **帧格式不兼容**:主机和从机使用了不同的SPI帧格式(标准Motorola格式 vs. TI格式)。例如: - 主机配置为标准SPI(FRF = 0),而从机(STM32G4)设置为TI模式(FRF = 1),或反之。 - TI模式对时序要求更严格,如果时钟边沿或数据采样点不匹配,容易触发FRE。 2. **配置参数错误**:SPI初始化时,关键参数如时钟极性(CPOL)、时钟相位(CPHA)、数据大小(DSIZE)或波特率未对齐。 3. **硬件或时序问题**: - 接线错误(如SCK、MOSI、MISO、NSS引脚短路或开路)。 - 主机时钟频率过高,超出从机耐受范围(STM32G4 SPI从机最大时钟频率通常为f~PCLK~/2)。 - 噪声干扰或信号完整性差(尤其在高速通信时)。 4. **软件问题**:发送数据前未清除错误标志,或未正确处理SPI中断。 在从机发送模式下,错误常发生在数据移出过程中。当主机启动通信时,从机检测到帧起始或结束信号不符,即报FRE错误,导致发送中止[^1]。 #### 故障排除步骤 按顺序执行以下步骤,定位并修复问题。推荐使用STM32CubeIDE和逻辑分析仪辅助调试。 1. **检查SPI配置一致性** - 验证主机和从机的帧格式(FRF位)是否匹配: - 标准SPI格式:FRF = 0(SPI_CR2寄存器的FRF位设为0)。 - TI模式:FRF = 1(SPI_CR2寄存器的FRF位设为1)。 - 在STM32CubeMX中,检查SPI参数:**FRF** 设置应与主机一致。 - 对齐其他参数: - CPOL(时钟极性)和CPHA(时钟相位):通常为模式0(CPOL=0, CPHA=0)或模式3(CPOL=1, CPHA=1)。 - 数据大小(DSIZE):确保双方数据长度相同(例如8位或16位)。 - 使用示波器或逻辑分析仪捕获SCK和MOSI信号,确认时序符合预期。 2. **读取并清除错误标志** - 在错误发生时,读取SPI_SR寄存器(状态寄存器)以确认FRE标志(Bit 0)。 - 清除错误:先读取SPI_DR(数据寄存器)以清空缓冲区,然后写SPI_SR寄存器的FRE位(写0清除)。 - 示例代码片段(基于HAL库): ```c // 在SPI错误中断回调函数中处理 void HAL_SPI_ErrorCallback(SPI_HandleTypeDef *hspi) { if (__HAL_SPI_GET_FLAG(hspi, SPI_FLAG_FRE)) { // 检查FRE标志 __HAL_SPI_CLEAR_FREFLAG(hspi); // 清除FRE标志 // 添加错误处理逻辑,如重试或日志记录 } } ``` 3. **验证硬件连接** - 检查引脚接线: - SCK(时钟)、MOSI(主机输出从机输入)、MISO(主机输入从机输出)、NSS(片选)必须正确连接。 - 确保NSS引脚在从机模式下配置为硬件控制(非软件模拟),避免电平冲突。 - 测试信号质量:使用示波器查看SCK和MISO信号,确认无振铃、过冲或噪声(尤其在频率 > 10MHz时)。 - 降低时钟频率:在主机端临时降低SCK频率,测试是否错误消失(排除时序问题)。 4. **优化SPI初始化和发送流程** - 初始化代码确保FRF位正确设置。以下是STM32G4 SPI从机(TI模式)初始化示例: ```c #include "stm32g4xx_hal.h" SPI_HandleTypeDef hspi1; void SPI_Init(void) { hspi1.Instance = SPI1; hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_SLAVE; // 从机模式 hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; // 全双工 hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; // 数据大小 hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // CPOL = 0 hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; // CPHA = 0 hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_HARD_INPUT; // 硬件NSS hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; // MSB优先 hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_ENABLE; // 启用TI模式(设置FRF=1) hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; // 禁用CRC if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK) { // 初始化错误处理 } } ``` - 发送数据时,确保从机在主机激活NSS后及时响应: - 使用中断或DMA模式,避免主循环延迟。 - 在发送前检查TXE标志(发送缓冲区空),防止下溢。 5. **高级调试** - 启用SPI错误中断:在NVIC设置中,使能SPI全局中断(如SPI1_IRQn),并在回调函数中处理错误。 - 参考手册检查:查阅STM32G4参考手册(RM0440)第38章(SPI部分),特别是帧格式错误的条件(Section 38.4.5)[^1]。 - 如果问题持续: - 检查供电稳定性:确保VDD和GND无波动。 - 简化测试:移除其他外设,只保留SPI最小系统。 #### 相关问题 为帮助您深入理解,以下是相关问题: 1. 如何配置STM32G4 SPI从机模式以支持高速通信? 2. STM32G4 SPI从机模式下如何处理下溢错误(UDR)? 3. SPI TI模式与标准模式有何区别,如何选择?
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