RISC-V MCU开发实例（二）：搭配Si24R1 通信模式进行调试
2022年08月09日 15:51 发布者：郭13824368625
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:0-off, 1-on |1<<0; //crystal bit:0-off, 1-on //外设和内核时钟来源选择 CMU->CLK_SEL = 1<<2 //phripheral bit:0-RCOSC, 1-crystal, 2-LSI(3K), 3-reserved |1<<0; //cpu bit:0-RCOSC, 1-crystal, 2-LSI(3K), 3-reserved //设置时钟分频系数 CMU->CLK_DIV = 0<<10 //RTC bit:0-2, 1-2, 2-2, 3-2, 4-4, 5-4, 6-6, 7-6 ...... |0<<5 //phripheral bit:0-1, 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5,......31-31 |0<<0; //CPU bit: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-off, 1-on //RC频率选择 CMU_RC_DEFAULT->RC_DEFAULT = 0; //bit: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115200UARTx->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
https://pic3.zhimg.com/80/v2-dcffc3d3c19c8a4459c868a46064d162_720w.jpg
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。
https://pic3.zhimg.com/80/v2-07c28fb7229b636c47af18deb1e4dd46_720w.jpg
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,IRQSPI1_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：https://pic2.zhimg.com/80/v2-483075fe6952537483d2940c5ea6ccb9_720w.jpg
https://pic4.zhimg.com/80/v2-764789aa9ffdab53012dbac27499e6cf_720w.jpg兼容模式：
https://pic4.zhimg.com/80/v2-911556070fa1ab644cb333252485d9d3_720w.jpg
4.Si24R1模块https://pic1.zhimg.com/80/v2-56f6f6000a317ac6b76fe92f2e98b5c0_720w.jpg
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 = {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：
https://pic2.zhimg.com/80/v2-a780aef1168274652a0b2474793527b9_720w.jpg
while(0==IRQ_flag);
https://pic1.zhimg.com/80/v2-0c93afeae753eeea0713b8caae763030_720w.jpg
while(0==IRQ_flag) { NOP; }
https://pic4.zhimg.com/80/v2-2bac1622b8f8cb68008a831ae22daab7_720w.jpg7.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); }
https://pic3.zhimg.com/80/v2-f42a0c5d2fc5618ff61cdc346641baea_720w.jpghttps://pic4.zhimg.com/80/v2-f906eff6a7d925f59b606fc1fc5ac3eb_720w.jpg
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。