测试MM32F3277-MicroPython 2021-11-17 版本
2024-04-12 01:12:52
简 介： 初步对于MindMotion给出的MM32F3277上的MicroPython移植的程序中SPI的功能进行了测试。并给出了其中出现的问题以及修改的建议。
关键词： MM32F3277，MicroPython，MindMotion
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增加SPI功能
文章目录
功能调用
功能测试
测试SPI
基本功能
极限测试
测试SoftSPI
基本测试
测试问题
测试错误
建议修改
测试总结
§01 增加SPI功能
在今天（2021-11-17）收到MindMotion Suyong发送的MM32F3277的MicroPython的移植版本。其中增加了对于SPI功能的支持。
▲ 图1.1 对于SPI的支持
在 在mm32f3270上为micropython创建SPI模块 SuYong给出了SPI的移植方法总结。
一、功能调用
1、管脚定义
const machine_hw_spi_obj_t hw_spi_0 = {.base = { &machine_hw_spi_type }, .sck_pin_obj = &pin_PA5, .sck_pin_af = GPIO_AF_5, .mosi_pin_obj = &pin_PA7, .mosi_pin_af = GPIO_AF_5, .miso_pin_obj = &pin_PA6, .miso_pin_af = GPIO_AF_5, .spi_port = SPI1, .spi_irqn = SPI1_IRQn, .spi_id = 0u, .conf = &machine_hw_spi_conf[0]};const machine_hw_spi_obj_t hw_spi_1 = {.base = { &machine_hw_spi_type }, .sck_pin_obj = &pin_PA3, .sck_pin_af = GPIO_AF_5, .mosi_pin_obj = &pin_PB4, .mosi_pin_af = GPIO_AF_5, .miso_pin_obj = &pin_PB3, .miso_pin_af = GPIO_AF_5, .spi_port = SPI2, .spi_irqn = SPI2_IRQn, .spi_id = 1u, .conf = &machine_hw_spi_conf[1]};const machine_hw_spi_obj_t hw_spi_2 = {.base = { &machine_hw_spi_type }, .sck_pin_obj = &pin_PC9, .sck_pin_af = GPIO_AF_5, .mosi_pin_obj = &pin_PA8, .mosi_pin_af = GPIO_AF_5, .miso_pin_obj = &pin_PB9, .miso_pin_af = GPIO_AF_5, .spi_port = SPI3, .spi_irqn = SPI3_IRQn, .spi_id = 2u, .conf = &machine_hw_spi_conf[2]};const machine_hw_spi_obj_t * machine_hw_spi_objs[] =
{&hw_spi_0,&hw_spi_1,&hw_spi_2,
};
根据上面代码可以看到对应的SPI端口定义如下：
【表1-1-1 SPI端口定义】
| SPI管脚 | SCK | MOSI | MISO |
|---|---|---|---|
| SPI0 | PA5 | PA7 | PA6 |
| SPI1 | PA3 | PB4 | PB3 |
| SPI2 | PC9 | PA8 | PB9 |
2、程序界面
关于程序调用，可以参照MicroPython官方说明：
class SPI – a Serial Peripheral Interface bus protocol (controller side)
二、功能测试
1、下载MicroPython程序
可以从 MindMotion-2021-11-17 下载对应的版本。
使用 MM23-Link 将上述程序下载到 MM32F3277实验电路板（带有SD卡） 中进行测试。
▲ 图1.2.1 实验电路板
2、上电运行
通过 CH340C制作的MicroPython的ESP8266，ESP32下载器 连入电脑。利用 STM32 Bootloader 软件作为界面，与MicroPython REPL进行交互。
(1) 上电显示
下面是MM32F3277 MicroPython上电后通过REPL输出的内容。
>> Open COM8, baud : 115200[Y] sdcard ready.
[Y] file system on sdcard ready.
[Y] run the main.py on disk ...
[Y] done. 1
MicroPython v1.16 on 2021-11-17; MB_F3270 with MM32F3277G7P
>>>
(2) 交互信息
输入import machine 指令，通过 dir 获得machine可以使用的模块。下面可以看到该版本中，相比于之前 制作灵动单片机MM32F3277 测试版 已经增加了 SPI， SoftSPI两个功能。
>>> import machine
>>> dir(machine)
['__name__', 'ADC', 'DAC', 'Pin', 'SDCard', 'SPI', 'SoftSPI', 'UART', 'freq', 'mem16', 'mem32', 'mem8']
>>>
§02 测试SPI
一、基本功能
1、REPL交互
通过REPL输入命令，查看machine中的功能。
>>> dir(machine.SPI)
['read', 'readinto', 'write', 'LSB', 'MSB', 'deinit', 'init', 'write_readinto']
>>> dir(machine.SoftSPI)
['read', 'readinto', 'write', 'LSB', 'MSB', 'deinit', 'init', 'write_readinto']
>>>
2、print SPI
（1） 测试代码
from machine import Pin,SPI
import utimeprint(SPI(0))
print(SPI(1))
print(SPI(2))
（2） 测试结果
>> Download MicroPython : 22 lines/504 characters.
>> -------------------------------------------------------------------------SPI(id=0, baudrate=80000000, polarity=0, phase=0)
SPI(id=1, baudrate=80000000, polarity=0, phase=0)
SPI(id=2, baudrate=80000000, polarity=0, phase=0)
>>>
3、基本输出波形
（1） 测试代码
from machine import Pin,SPI
import utimespi = SPI(0)print("Begin to send 0x55 from SPI0.\r\n")buf = bytes((0x55,0xaa))while True:spi.write(buf)utime.sleep_ms(10)
（2） 测试结果
测量SCK（A05），MOSI（A07）信号波形。波形如下图所示：
▲ 图2.1.1 SCK（A05）与MOSI（A07）的波形
可以看到连续两个信号之间发送的时间间隔为1.38us。
（3）建议改进
为了提高发送的速度，建议能够使用DMA，使得SPI发送byte连续起来。
比如在 WS2812串行可控彩色LED灯珠 测试了 ESP32的MicroPython的SPI特性，它可以连续发送SPI字节，这样便可以利用SPI驱动WS2812LED灯珠了。
4、设置波特率
（1）测试代码与结果
from machine import Pin,SPI
import utimespi = SPI(0, baudrate=10000)
print("Begin to send 0x55 from SPI0.\r\n")
buf = bytes((0x55,0xaa))while True:spi.write(buf)utime.sleep_ms(10)
在波特率为10000下输出的SCK（A05），MOSI（A07）的波形，通过波形可以看到：
- SCK的频率为10kHz
- 两个发送数据之间的时间间隔为：248us。
▲ 图2.1.2 在波特率为10000下输出的SCK（A05），MOSI（A07）的波形
（2）存在问题
对比在不同发送波特率下，两次发送数据之间的时间间隔不同。
为什么两次发送数据之间的时间间隔出现不同呢？
5、不同SPI参数
（1）修改Polarity=1
from machine import Pin,SPI
import utimespi = SPI(0, baudrate=10000, polarity=1, phase=0)
print("Begin to send 0x55 from SPI0.\r\n")
buf = bytes((0x55,0xaa))while True:spi.write(buf)utime.sleep_ms(10)
▲ 图2.1.3 Polarity=1情况下对应的SCK，MOSI波形
（2）修改Phase=1
▲ 图2.1.4 Polarity=1,Phase=1对应的SCK，MOSI波形
6、测试接收
（1）测试代码和结果
from machine import Pin,SPI
import utimespi = SPI(0, baudrate=10000, polarity=1, phase=1)
print("Begin to send 0x55 from SPI0.\r\n")print(spi)
buf = bytes((0x55,0xaa))while True:utime.sleep_ms(500)recbuf = spi.read(2, 0xaa)print(recbuf)
▲ 图2.1.5 对应SCK， MOSI波形
Ⅰ.将MOSI，MISO断开
在MOSI，MISO没有使用杜邦线连接的时候，接收到的字节为： 0xff, 0xff
Ⅱ.将MISO，MOSI短接
使用杜邦线将MOSI，MISO短接，此时接收到的字节为： 0xaa，0xaa 。就是发送的字符。
二、极限测试
1、波特率
（1）缺省波特率
缺省的波特率为 24MHz。
▲ 图2.2.1 缺省的波特率为24MHz
（2）最低波特率
可以测量到，最低的波特率对应的 96MHz的 2172^{17}217分频，对应着96×106217=732.4Hz{{96 \times 10^6 } \over {2^{17} }} = 732.4Hz21796×106=732.4Hz
当baudrate设置为733时，输出波形如下。 当baudrate设置为732时，SPI输出的波特率就出现错误。
▲ 图2.2.2 设置为baudrate=733时对应的Clock波形
2、缓存长度
使用如下代码申请100k长度的字节缓存的时候，运行出现错误。
buf = bytes((0x55,)*100000)
print(buf)
print(len(buf))
返回显示，申请得400008个字节。出现错误。
>> Reset MicroPython...
>> Wait for MicroPython coming back...
>> Download MicroPython : 29 lines/653 characters.
>> -------------------------------------------------------------------------Begin to send 0x55 from SPI0.Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 16, in <module>
MemoryError: memory allocation failed, allocating 400008 bytes
>>>
经过修改，会发现申请空间的长度最多为12.3k×4=50k左右字节左右。
（1）注意问题
申明一个字节的缓冲区，需要使用：
buf = bytes((0x55,))
如果错误写成：
buf = bytes((0x55))
它对应的是：0x55(85)个 连续的 0！
§03 测试SoftSPI
一、基本测试
1、基本发送
（1）测试代码
from machine import Pin,SPI,freq,SoftSPI
import utimespi = SoftSPI(baudrate=2000, sck='PA0', mosi='PA1', miso='PA2')print("Begin to send 0x55 from SPI0.\r\n")buf = bytes((0x55, 0x55))while True:spi.write(buf)utime.sleep_ms(200)
（2）测试结果
通过示波器测试PA0（SCK），PA1（MOSI）上的波形，可以看到由信号输出。
但是，对应的波特率只有400Hz，与设置的不相符合。
▲ 图3.1.1 测试PA0,PA1上的波形
无论如何修改baudrate，都无法改变SoftSPI的波特率。
观察两个完整的0x55发送的波形，可以看到，SoftSPI对应的字节的发送是 连续发送的 ！
▲ 图3.1.2 完整的两个0x55发送对应的SCK，MOSI波形
2、改变配置参数
（1）改变Polarity
▲ 图3.1.3 设置Polarity=1对应的SCK，MOSI波形
（2）修改Phase
▲ 图3.1.4 设置Polarity=1，Phase=1对应的SCK，MOSI波形
3、测试读取
（1）测试代码
from machine import Pin,SPI,freq,SoftSPI
import utimespi = SoftSPI(baudrate=10000, sck='PA0', mosi='PA1', miso='PA2', polarity=1, phase=1)print("Begin to send 0x55 from SPI0.\r\n")buf = bytes((0x55, 0x55))while True:spi.write(buf)utime.sleep_ms(200)print(spi.read(1,0x55))
（2）测试结果
在MOSI(PA1)，MISO（PA2）断开的时候，print()输出为 0xff；
使用杜邦线将MOSI，MISO短接之后，print()输出为0x55。
这表明接收正常，接收到的字符就是发送的字符。
§04 测试问题
一、测试错误
1、SoftSPI的波特率
根据【3.1.1：基本发送】测试结果来看，SoftSPI的波特率无法被改变，只有400Hz。
二、建议修改
1、发送间隔
缩短连续两个发送byte之间的间隔，最好能够做到像 WS2812串行可控彩色LED灯珠 测量ESP32中SPI数据见没有时间间隔。
下面是在CLK=2.5MHz下，连续发送两个0x55对应的CLK， MOSI波形：
▲ 图3.2.1 在CLK2.5MHz下，连续发送两个0x55对应的CLK， MOSI波形
2、MCU主频
现在MCU的工作主频为96MHz， 建议修改成120MHz，以利于MicroPython的实际执行速度。
※ 测试总结 ※
初步对于MindMotion给出的MM32F3277上的MicroPython移植的程序中SPI的功能进行了测试。并给出了其中出现的问题以及修改的建议。
■ 相关文献链接:
- 在mm32f3270上为micropython创建SPI模块
- class SPI – a Serial Peripheral Interface bus protocol (controller side)
- MindMotion-2021-11-17
- 关于MM32-Link Programmer软件修改建议
- 设计带有SD卡的 MM32F3277 MicroPython 实验板
- 利用CH340C制作MicroPython ESP8266,ESP32的下载器-改进型
- STM32 Bootloader
- 制作灵动单片机MM32F3277 测试版
- WS2812串行可控彩色LED灯珠
● 相关图表链接:
- 图1.1 对于SPI的支持
- 表1-1-1 SPI端口定义
- 图1.2.1 实验电路板
- 图2.1.1 SCK（A05）与MOSI（A07）的波形
- 图2.1.2 在波特率为10000下输出的SCK（A05），MOSI（A07）的波形
- 图2.1.3 Polarity=1情况下对应的SCK，MOSI波形
- 图2.1.4 Polarity=1,Phase=1对应的SCK，MOSI波形
- 图2.1.5 对应SCK， MOSI波形
- 图2.2.1 缺省的波特率为24MHz
- 图2.2.2 设置为baudrate=733时对应的Clock波形
- 图3.1.1 测试PA0,PA1上的波形
- 图3.1.2 完整的两个0x55发送对应的SCK，MOSI波形
- 图3.1.3 设置Polarity=1对应的SCK，MOSI波形
- 图3.1.4 设置Polarity=1，Phase=1对应的SCK，MOSI波形
- 图3.2.1 在CLK2.5MHz下，连续发送两个0x55对应的CLK， MOSI波形
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