RISC-V MCU開(kāi)發(fā)（二）：Si24R1 通信模式調(diào)試

目的

通過(guò)CSM32RV20開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使用硬件SPI接口與Si24R1進(jìn)行通信，通信成功后，通過(guò)串口打印數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

1.中斷向量表和系統(tǒng)時(shí)鐘初始化

在IDE里新建項(xiàng)目后，都會(huì)包含CLIC_Init()和System_Clock_Init()兩個(gè)函數(shù)。中斷向量表初始化，系統(tǒng)中斷初始化，用戶無(wú)需關(guān)心。系統(tǒng)時(shí)鐘初始化函數(shù)中，可以方便的選中時(shí)鐘源、時(shí)鐘分頻系數(shù)、外設(shè)時(shí)鐘使能和RC頻率選擇。

int main(void)
{

    ///----System Init ---------------------------------------------------------------------------------------------
    CLIC_Init();//中斷向量表初始化
    System_Clock_Init();//系統(tǒng)時(shí)鐘初始化
void System_Clock_Init(void)//系統(tǒng)時(shí)鐘初始化
{
    //時(shí)鐘源開(kāi)關(guān)
    CMU->SRC_EN  = 1<<1   //RCOSC    bit[1]:0-off, 1-on
                  |1<<0;  //crystal  bit[0]:0-off, 1-on

    //外設(shè)和內(nèi)核時(shí)鐘來(lái)源選擇
	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

    //設(shè)置時(shí)鐘分頻系數(shù)
    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

    //外設(shè)時(shí)鐘使能
    CMU->PER_EN  = 1;    //bit[0]:0-off, 1-on

    //RC頻率選擇
    CMU_RC_DEFAULT->RC_DEFAULT = 0; //bit[0]:0-16MHz, 1-32MHz

}

2.外設(shè)初始化

2.1外設(shè)初始化（串口）

串口初始化：選中UART1，UART1即可以用作燒錄使用（開(kāi)發(fā)板串口默認(rèn)使用UART1），又可以調(diào)用打印，方便數(shù)據(jù)輸出。UART1：PA6:TX1，復(fù)用配置AF0（默認(rèn)）。PA5:RX1，復(fù)用配置AF0（默認(rèn)）。

UART_Init_case1(UART1);   //串口初始化

由于開(kāi)發(fā)板上使用的晶振為32MHz，那么我們?cè)O(shè)置0x0116<<8串口波特率就是115200

UARTx->CTRL = 0<<25        //接收中斷使能: 0-off,1-on
                 |0<<24        //發(fā)送中斷使能：0-off,1-on
                 |0x0116<<8    //波特率（對(duì)應(yīng)16M時(shí)鐘）：
                               //0x1a0b-2400,0x0683-9600,0x0341-19200,0x0116-57600,0x008b-115200
                               //0x0045-230400,0x0023-460800,0x0011-921600,0x000d-1128800


                 |1<<6         //模式選擇：0-模式0，1-模式1，2/3-模式2
                 |0<<5         //多處理器使能
                 |1<<4         //接收使能
                 |0<<3         //發(fā)送數(shù)據(jù)bit8
                 |0<<2;        //接收數(shù)據(jù)bit8

2.2外設(shè)初始化（SPI）

SPI初始化，選中非中斷模式。Si24R1采用四線制SPI，與MCU連接共6根線。Si24R1芯片引腳介紹（MOSI和MISO直接與MCU的硬件SPI對(duì)應(yīng)連接即可，即MOSI與SPI1_MOSI連接）。CE，芯片開(kāi)啟信號(hào)，激活 RX 或 TX 模式。CSN，SPI 片選信號(hào)。SCK，SPI 時(shí)鐘信號(hào)。MOSI，SPI 輸入信號(hào)。MISO，SPI輸出信號(hào)。IRQ，可屏蔽中斷信號(hào)（可以通過(guò)0x00寄存器CONFIG配置屏蔽），低電平有效。

SPI_Init_case1(SPI1);     //SPI初始化,非中斷模式

CSM32RV20，硬件SPI1引腳說(shuō)明：PA2-SPI1_SCK，PA3-SPI1_MISO，PA4_SPI1_MOSI.

  if(SPIx==SPI1)
    {
        //用戶自選CSN，軟件操作片選信號(hào)


        //配置SCK
        GPIO_MODE_Init(GPIOA, PIN2, GPIO_MODE_AF);  //PA2復(fù)用模式
        GPIO_AF_Init(GPIOA,  PIN2,  GPIO_AF0);  //PA2復(fù)用到SPI1_SCK

        //配置MISO
        GPIO_MODE_Init(GPIOA, PIN3, GPIO_MODE_AF);  //PA3復(fù)用模式
        GPIO_AF_Init(GPIOA,  PIN3,  GPIO_AF0);  //PA3復(fù)用到SPI1_MISO

        //配置MOSI
        GPIO_MODE_Init(GPIOA, PIN4, GPIO_MODE_AF);  //PA4復(fù)用模式
        GPIO_AF_Init(GPIOA,  PIN4,  GPIO_AF0);  //PA4復(fù)用到SPI1_MOSI
    }

根據(jù)Si24R1的SPI協(xié)議，CPHA時(shí)鐘相位和CPOL的時(shí)鐘極性(SCK空閑時(shí)狀態(tài)為低電平，上升沿采樣下降沿輸出），選中SPI模式0。SPI速率選擇為8分頻-4MHz。使用軟件CSN控制

SPIx->CTRL = 0x0<<8     //中斷使能：0-關(guān)閉，1-開(kāi)啟
                |0x0<<7     //時(shí)鐘極性：0-低電平，1-高電平
                |0x0<<6     //時(shí)鐘相位：0-前沿采樣，后沿輸出，1-前沿輸出，后沿采樣，
                |0x1<<4     //SPI使能：0-關(guān)閉，1-使能
                |0x3;       //時(shí)鐘分頻：0-2分頻，1-2分頻，2-2分頻，3-8分頻，4-16分頻，5-32分頻，6-64分頻，其他：64分頻

2.3外設(shè)初始化（GPIO)

初始化CE,CSN,IRQ

SPI1_CSN_Init_case1();//CFG: CE-GPIO9,CSN-GPIO8,IRQ-GPIO7
void 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外設(shè)初始化（中斷）

中斷IRQ引腳，開(kāi)發(fā)板上選擇為PA7。

  GPIO_EXIT_Init_case4(GPIOA, PIN7);//檢測(cè)下降沿
   Interrupt_Enable(EXIT9_5_int_ID);//CLIC使能EXIT中斷
   SYS_Interrupt_Enable(); CLIC開(kāi)總中斷
void GPIO_EXIT_Init_case4(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint8_t PINx)//檢測(cè)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);  //內(nèi)部上拉
    GPIO_INTER_enable(GPIOx, PINx);   //GPIO 中斷使能
}

中斷處理函數(shù)：

void EXIT9_5_IRQHandler(void)
{

    if(EXTI->ISR&(0x1<<7)) //外部中斷 PA7
    {

        IRQ_flag=1;
        EXTI->ISR |= 0x1<<7;
        //IRQ Handler......
    }

3.Si24R1通信模式介紹

Si24R1通信模式有兩種，一種是Si24R1通信模式，一種是兼容模式，兩者的區(qū)別就在于是否有包控制字，包控制可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)載長(zhǎng)度，ACK通信，ACKPAYLAOD通信等。

Si24R1通信模式：

兼容模式：

4.Si24R1模塊

5. SPI函數(shù)

SPI讀寫(xiě)函數(shù)：SPI1讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié)

uint8_t spi_rw_byte(uint8_t byte)
{
    uint8_t a;
    SPI_Transceive(SPI1,&byte,&a,1);
    return  a;
}

SPI寫(xiě)寄存器：寫(xiě)數(shù)據(jù)value到reg寄存器，同時(shí)返回寄存器值

uint8_t spi_rw_reg(uint8_t reg,uint8_t value)
	{
		uint8_t status;

		reg |= W_REGISTER ;                        //寫(xiě)寄存器命令

        GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);
		status=spi_rw_byte(reg);            	//選擇寄存器，同時(shí)返回狀態(tài)字
		spi_rw_byte(value);
        GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);

		return status;                //返回狀態(tài)寄存器
	}

SPI讀寄存器：

//========從reg寄存器中讀一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)========
uint8_t spi_rd_reg(uint8_t reg)
{
	uint8_t value;

	reg |= R_REGISTER ;       //讀寄存器命令
	GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);
    spi_rw_byte(reg);
	value = spi_rw_byte(0);         //從該寄存器中讀數(shù)據(jù)
    GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);

	return (value );		     //返回狀態(tài)寄存器
}

SPI讀BUFF:

//函數(shù)：spi_read_buf()
//功能：從reg寄存器讀出bytes個(gè)字節(jié)，通常用來(lái)讀取接收通道數(shù)據(jù) 或 接收/發(fā)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);                      // 選擇寄存器，同時(shí)返回狀態(tài)字
  	for(i = 0; i < bytes; i++)
    {
   		pBuf[i] = spi_rw_byte(0);    // 逐個(gè)字節(jié)從Si24R1讀出
	}
  	GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);                             // CSN拉高，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸
  	return(status);             	              // 返回狀態(tài)寄存器
}

SPI寫(xiě)B(tài)UFF：

//函數(shù)：spi_write_buf()
//功能：把pBuf緩存中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到Si24R1，通常用來(lái)寫(xiě)入發(fā)射通道數(shù)據(jù) 或 接收/發(fā)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，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)
  	status 	= spi_rw_byte(reg);      // 選擇寄存器，同時(shí)返回狀態(tài)字
  	for(i = 0; i < bytes; i++)
    {
   		spi_rw_byte(pBuf[i]);        // 逐個(gè)字節(jié)寫(xiě)入Si24R1
	}
  	GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);       // CSN拉高，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸
  	return(status);             	 // 返回狀態(tài)寄存器
}

6.TX_mode和RX_mode配置

TX_mode: CE拉低后，配置發(fā)射地址、發(fā)射地址寬度、射頻信道、傳輸速率，發(fā)射功率，配置發(fā)射模式、CRC、清除STATUS寄存器的標(biāo)志位！?。。赡茉谡{(diào)試程序或者異常退出，沒(méi)有清除STATUS，但是芯片沒(méi)斷電，可能IRQ的電平一直為低，最好就在初始化時(shí)清除STATUS寄存器的標(biāo)志位。

spi_rw_reg(STATUS,0xff);
//Si24R1 NOACK 發(fā)射模式
void Si24R1_Tx_Mode(void)
{
	GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_RESET);

    spi_write_buf(TX_ADDR, TX_ADDRESS, 5); // 寫(xiě)入發(fā)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); // 選擇射頻通道0x40
	spi_rw_reg(RF_SETUP, 0x0f); // 數(shù)據(jù)傳輸率 2Mbps
	spi_rw_reg(CONFIG, 0x0e); //配置為發(fā)射模式、CRC 為 2Bytes
    spi_rw_reg(STATUS,0xff);
	//GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_SET);
}

RX_mode: 發(fā)射端的配置與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); // 寫(xiě)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); // 選擇射頻通道0x40
	spi_rw_reg(RX_PW_P0 ,TX_PLOAD_WIDTH ); // 設(shè)置接收通道0負(fù)載數(shù)據(jù)寬度
	spi_rw_reg(SETUP_AW, 0x03);  						 		// 5 byte Address width
	spi_rw_reg(RF_SETUP, 0x0f); // 數(shù)據(jù)傳輸率 2Mbps
	spi_rw_reg(CONFIG, 0x0f); //配置為接收方、RC 為 2Bytes
	spi_rw_reg(STATUS,0xff);
//
//	GPIO_Write(GPIOa,CE_Pin,GPIO_SET);
}

Si24R1_TxPacket():發(fā)射函數(shù)，主要是給TX_FIFO填充數(shù)據(jù)，CE拉高后就會(huì)發(fā)射出去。其中要注意：發(fā)射前最好擦除FIFO，再填寫(xiě)FIFO，這樣對(duì)異常的數(shù)據(jù)發(fā)送可以起到一定的屏蔽作用，否則可能會(huì)陷入始終發(fā)上一包寫(xiě)入數(shù)據(jù)的怪圈。等到IRQ下降沿中斷后，判斷是否為發(fā)射完成中斷，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模式時(shí)，應(yīng)使用命令 W_TX_PAYLOAD_NOACK
	spi_write_buf(W_TX_PAYLOAD_NOACK,TX_BUF,TX_PLOAD_WIDTH);//寫(xiě)數(shù)據(jù)到TX BUF

  //	spi_write_buf(W_TX_PAYLOAD,TX_BUF,TX_PLOAD_WIDTH);//寫(xiě)數(shù)據(jù)到TX BUF
 	GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_SET);//啟動(dòng)發(fā)送
 	Delay32M_us(10);
	while(0==IRQ_flag)
	{
        NOP;     //切記一定得加NOP指令，由于GCC編譯器優(yōu)化問(wèn)題，程序會(huì)只調(diào)用一次中斷標(biāo)志。

	}//等待發(fā)送完成
	IRQ_flag=0;
	sta = spi_rd_reg(STATUS);        // 返回狀態(tài)寄存器
	spi_rw_reg(W_REGISTER+STATUS,sta); //清除TX_DS或MAX_RT中斷標(biāo)志
	if(sta&MAX_RT)//達(dá)到最大重發(fā)次數(shù)
	{
		spi_rw_reg(FLUSH_TX,0xff);//清除TX FIFO寄存器
		return MAX_RT;
	}
	if(sta&TX_OK)//發(fā)送完成
	{
		return TX_OK;
	}
	return 0xff;//其他原因發(fā)送失敗
}

其中，需要注意的是：在等待中斷的標(biāo)志IRQ_flag時(shí)，如果直接判斷，由于GCC編譯器優(yōu)化，我們利用IDE的反匯編功能，查看下兩者的區(qū)別：

while(0==IRQ_flag);

while(0==IRQ_flag)
	{
        NOP;    
	}

7.通信判斷

main（）函數(shù)中，調(diào)用Si24R1_TxPacket();函數(shù)，判斷返回值是否為發(fā)射完成TX_OK標(biāo)志，閃燈+打印即可。打印這里，雖然庫(kù)函數(shù)里有printf（）和ee_printf(),都支持，但是推薦使用ee_printf()函數(shù)，這個(gè)是簡(jiǎn)化版的printf函數(shù)(而不是C運(yùn)行庫(kù)中提供的printf函數(shù))，以此生成的代碼體積就會(huì)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農(nóng)民\r\n");
        }
        else
            Delay32M_ms(20);

	}

總結(jié)

1.注意在等中斷IRQ產(chǎn)生后的IRQ_flag時(shí)，需要對(duì)while(0==IRQ_flag)處理時(shí)，在函數(shù)里加入一個(gè)NOP指令，以此規(guī)避GCC編譯器優(yōu)化的問(wèn)題造成IRQ_flag只判斷一次。

2.使用ee_printf（）函數(shù),減少代碼體積。

3. 在程序里有使能中斷時(shí)，在使能單個(gè)中斷后，需要開(kāi)啟中斷總開(kāi)關(guān)，否則會(huì)出現(xiàn)無(wú)法進(jìn)入中斷??！。例如：

  Interrupt_Enable(EXIT9_5_int_ID);//CLIC使能EXIT中斷
   SYS_Interrupt_Enable(); CLIC開(kāi)總中斷

那么，這里，硬件SPI，串口打印，GPIO中斷等外設(shè)就操作完了。