micropython-SPI通讯

1.什么是SPI？
2.SPI通讯原理
3.Micropython中的SPI
4.ZTMR测试SPI
- 1. ZTMR中SPI引脚
- 2. ZTMRSPI自测
- 2. SPI,2板之间通讯测试

1.什么是SPI？

SPI 是英语 Serial Peripheral Interface 的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。
SPI 是一种高速的、全双工、同步通信总线，标准的 SPI 也仅仅使用 4 个引脚，常用于单片机和 EEPROM、FLASH、实时时钟、数字信号处理器等器件的通信。
论从硬件还是软件上看，SPI和I2C都很类似，只是它在物理层上需要三根数据线：SCK，MOSI，MISO。因为将数据的收发信号分开，所以SPI的速度比I2C更快，适合高速通信（普通 I2C设备的速率是100KB/s，高速设备的速率是 400KB/s，少数设备支持 1MB/s；而 SPI 设备的速率一般至少是2MB/s，有些设备的速率可以达到数十MB/s）。

2.SPI通讯原理

SPI通讯主要是主从方式通信，这种模式通常只有一个主机和一个或者多个从机，标准的 SPI 是 4 根线，分别是 SSEL（片选，也写作 SCS）、SCLK（时钟，也写作 SCK）、MOSI（主机输出从机输入Master Output/Slave Input）和 MISO（主机输入从机输出 Master Input/Slave Output）。

SSEL：从设备片选使能信号。如果从设备是低电平使能的话，当拉低这个引脚后，从设备就会被选中，主机和这个被选中的从机进行通信。

SCLK：时钟信号，由主机产生，和 I2C通信的 SCL 有点类似。

MOSI：主机给从机发送指令或者数据的通道。

MISO：主机读取从机的状态或者数据的通道。

在某些情况下，我们也可以用 3 根线的 SPI 或者 2 根线的 SPI 进行通信：

主机只给从机发送命令，从机不需要回复数据的时候，那么 MISO 就可以不要；

而在主机只读取从机的数据，不需要给从机发送指令的时候，那MOSI 就可以不要；

当一个主机一个从机的时候，从机的片选有时可以固定为有效电平而一直处于使能状态，那么 SSEL 就可以不要；

此时如果再加上主机只给从机发送数据，那么 SSEL 和 MISO 都可以不要；如果主机只读取从机送来的数据，SSEL 和 MOSI 都可以不要。

3.Micropython中的SPI

基本用法
有些微控制器的 SPI 接口支持标准连接方式和半双工连接方式（MISO 和MOSI信号合二为一），在MicroPython中，目前只支持标准方式。

在MicroPython中，SPI的用法和I2C类似它的主要函数有以下几个。

SPI.init(mode,baudrate=1000000,polarity=0,phase=0,bits=8,
firstbit=SPI.MSB,pins= (CLK,MOSI,MISO))

初始化SPI总线：
◆mode，SPI.MASTER，主机模式；SPI.SLAVE，从机模式。
◆baudrate，SCK时钟频率。
◆polarity，可以是0或1，代表空闲时时钟电平。
◆phase，可以是0或1，代表采样数据时在第一或第二时钟沿。
◆bits，是数据位，只能是8，16或32，默认8。 ◆firstbit，目前只能是SPI.MSB，代表传输时高位在前。
◆pins，代表SPI总线使用的GPIO元组。

在STM32控制器中，支持由硬件直接驱动SPI的CS信号，提高运行效率。但是在MicroPython中，不支持这种模式，需要在软件中由用户控制CS信号。这样虽然降低了一点性能，但是可以让 SPI 接口具有更好的通用性，可以用总线方式连接多个芯片，再由不同的CS信号选择需要工作的芯片。

使用SPI时要特别注意相位，它由polarity和phase两个参数决定，如果设置错误将无法正常通信。polarity和phase组合起来有4种可能，也就是SPI的4种工作模式，一般常用模式0和模式3。

deinit()

关闭SPI。

write(buf)

写入数据，写入数据的数量是buf的长度。

read(nbytes,write=0x00)

读取数据到nbytes中，同时写入设定的数据（默认0），返回参数是读取数据的数量。
readinto(buf,write=0x00)
和read（）函数作用相似，只是读取的数据存放到缓冲区中，同时写入预定数据，返回读取数据的数量

write_readinto(write_buf,read_buf)

将write_buf的数据写入SPI中，同时从总线上读取数据到read_buf。两个缓冲区的长度需要相同，返回实际写入数据的数量。

4.ZTMR测试SPI

1. ZTMR中SPI引脚

SPI1，一般STM32都有3组SPI。我们使用SPI1 来做测试，其他SPI2,SP3使用方法相同。

2. ZTMRSPI自测

自连接测试

from pyb import SPI
buf = bytearray(10)
spi = SPI(1, SPI.MASTER, baudrate=9600000, polarity=1, phase=0, crc=0x07)
data = spi.send_recv(b'0123456789')
spi.send_recv(b'0123456789', buf)
print(repr(buf))

输出结果：未短接MOSI（A7）和MISO（A6）引脚时

from pyb import SPI
buf = bytearray(10)
spi = SPI(1, SPI.MASTER, baudrate=9600000, polarity=1, phase=0, crc=0x07)
data = spi.send_recv(b'0123456789')
spi.send_recv(b'0123456789', buf)

输出结果：短接MOSI和MISO引脚时

2. SPI,2板之间通讯测试

测试说明：
主机CS引脚内部上拉到VCC（3.3），从机CS引脚下拉到GND
timeout 是以毫秒计的等待接收的超时时长。

注意：SPI时钟线未必是符合要求的波特率。硬件仅支持APB总线频率除以预分频器的波特率（见pyb.freq()），可为2、4、8、16、32、64、128和256。

 pyb.freq()
(168000000, 168000000, 42000000, 84000000)

接角
A5 CLK
A6 MISO
A7 MOSI
GND

A4没接

ZTMR作为主机

from pyb import SPI
from machine import Pinspi = SPI(1,SPI.MASTER,baudrate=4000000,polarity=0,phase=0)
cs=Pin('A4')
cs.init(cs.OUT, value=1)cs(0)
spi.send('hello')  #发送数据
cs(1)spi.recv(5)         #读取5个字节
spi.send_recv('hello')  #发送并接收5个字节

ZTMS作为从机

from pyb import SPI
spi = SPI(1,SPI.SLAVE,baudrate=4000000,polarity=0,phase=0) import time
from machine import Pin
from pyb import SPIspi = SPI(1,SPI.SLAVE,baudrate=4000000,polarity=0,phase=0)
#定义 cs A4 引脚拉高无效，拉低是有数据
cs=Pin('A4',Pin.IN)while True:time.sleep(3)if Pin('A4').value()==0:aa=spi.recv(5, timeout=50000)print(aa)print(spi.recv(50))print(Pin('A4').value())

串口输出：

>>>from pyb import SPI
>>>spi = SPI(1,SPI.MASTER,baudrate=4000000,polarity=0,phase=0)
>>>spi.send('hello')
>>>spi.send('hello')
from machine import Pin
cs=Pin('A4')
cs.init(cs.OUT, value=0)>>>from pyb import SPI
>>>spi = SPI(1,SPI.SLAVE,baudrate=4000000,polarity=0,phase=0)
>>>spi.recv(5)
b'hello'
>>> spi.recv(5, timeout=50000)
b'hello'
>>> spi.recv(5, timeout=50000)
b'hello'
>>> spi.recv(10, timeout=50000)
b'0hello0hel'
>>> spi.recv(20, timeout=50000)
b'lhellohellohellohell'