STM32学习笔记之SPI_DMA寄存器级操作

一、实验目标

学会配置STM32的SPI寄存器和DMA寄存器，实现STM32的SPI1与SPI2通信功能，每次发送一字节数据，并可多次发送，如果接收的数据正确，则点亮LED灯。

二、实验目的

加入DMA的SPI通信相对于普通SPI通信有什么好处？ST给SPI加了DMA功能出于什么目的？我觉得这是很重要的一个问题，一直边学习边想。以下是我的看法：

减少CPU负荷？我想这应该是DMA最主要的功能，可是对于SPI通信来说，其实大部分时候我们需要根据发送的指令->目标器件的应答来决定下一个指令，所以此时CPU还是需要一直等待每次通信的结束。而且像SD卡的操作，是一个顺序流的指令操作过程，用中断也不容易控制。那到底加入了DMA有什么好处？仔细查看了STM32F10xxx的用户手册，发现这么一行字“连续和非连续传输：当在主模式下发送数据时，如果软件足够快，能够在检测到每次TXE的上升沿(或TXE中断)，并立即在正在进行的传输结束之前写入SPI_DR寄存器，则能够实现连续的通信；此时，在每个数据项的传输之间的SPI时钟保持连续，同时BSY位不会被清除。如果软件不够快，则会导致不连续的通信；这时，在每个数据传输之间会被清除”以及

也就是说如果连续传输而不使用DMA的话，需要CPU不停检测TXE并很快地置入SPI->DR的值，对于复杂程序的话这是很难达到的，而如果使用DMA，就可以轻易实现连续传输，CPU只需等待其完成就好。我想到的一个应用就是在写SD卡的时候，每次写一个块512字节，就可以用到，能提高SD卡的写入数据速率。

其次还可以降低功耗，记得数字集成电路老师说过一句话“软件上降低数字电路功耗的一个方法就是减少电平转换。”那么连续通信的时候，像SPI的BSY电平转换会大大减少！

最后一点，虽然效果不大，就是如果不是用DMA，那么CPU的工作就是搬运工，把SPI->DR的内容搬到内存存储起来，而如果使用DMA，就省略了这个环节！

我想，为什么实现同一个功能，有的执行起来很流畅，有的却很卡，应该和这些小细节的减载有关吧。

这次先把SPI基本通信写出来，然后再写SPI的连续通信，并看能不能用到SD卡读写上。

三、SPI&DMA分析

1、这里先说明一下SPI的全双工通信（高手略过哈）

SPI全双工通信的特点：一边发送一边接收，硬件上只有一个SPI->DR寄存器和两个缓冲器(发送缓冲器和接收缓冲器)，主模式（从模式类似）：SPI->DR会先读发送缓冲器，并通过MOSI管脚（Master output Slave Input）一位一位地发送出去，在发送的过程中，SPI->DR的数据会左移（如果是高位先发送），并且会从MISO（Master input Slave output）读入数据填补SPI->DR左移后的空缺。传完8比特后，SPI->DR再把数据并行写入接收缓冲寄存器。所以，SPI1与SPI2的通信过程如下：

配置SPI寄存器的时候，需要注意以下几点：

（1）nss的配置：如果是单主单从，使用nss软件管理，除了用MSTR配置主从设备，还要设置SSM和SSI,只有在SSM位为1时，SSI位才有意义。

（2）主从设备的数据帧格式，时钟沿读写模式要一致；

（3）SPI的寄存器也需要开启DMA使能；

（4）SPI虽然可以发送16bit数据，可是只支持8bitDMA！

2、再说一下DMA

DMA——Direct Memory Access，直接内存存取，作用是独立于CPU，直接建立内存与外设的通信通道。

SPI的DMA操作，就是在SPI->TXE为1时，会向对应的DMA通道发出请求，DMA通道会发出应答信号，SPI收到应答信号后撤销请求信号，DMA撤销应答信号，并把内存值置入发送缓冲，SPI传送开始。接收过程与上面类似。

DMA配置的部分说明：

（1）需要使能RCC寄存器的SPI和DMA时钟，至于辅助时钟，查过网上的讨论，有人说一些外设如果没有开启辅助时钟会不能用，但SPI不需要；

（2）DMA的存储器地址（memorybaseaddr）：即变量地址。我们在程序中定义的每个变量，都有对应的内存地址，你想把SPI的接收发送数据存在哪个变量，就将对应变量的地址赋给DMA存储器地址寄存器。如u8 SPI1_TX_Buff的地址是(u32)&SPI1_TX_Buff；u8 SPI1_TX_Buff[512]的地址是(u32)SPI1_TX_Buff。

（3）DMA循环模式：有些资料会译为DMA的循环缓存模式，我觉得不太准确，这里循环的意思是指DMA的传输数量计数器会重置初值，由于DMA每传一个数据，传输数量计数器减一，只有在传输数量计数器的值不为零时，才会响应请求。在循环模式下，当传输计数器的值减为0后，会重新装载；而内存（缓存）地址则不管循环非循环模式，都会在每次传输完成后重置为基地址。所以，如果我们把DMA设置会正常模式，那么在下次传输前，只需对DMA的传输数量计数器重新写入