STM32 UART转SPI变长数据传输

Question

嗨，我正在尝试与我在 STM32 IoT 开发套件中的 ES-WIFI 模块进行通信。 wifi 模块默认通过 SPI2 连接（要使用 UART，我必须使用 SPI 刷新模块固件）。 我想将 AT 命令从 UART 串​​行监视器传输到 wifi 模块，并将响应接收回 PC 的串行监视器。 所以，我想从 USART1（pc-uart）接收消息并将数据传输到 SPI2。 同样，应从 SPI2 读取响应并将其发送到 USART1。 另外关键是，数据传输应该是可变长度的。

当我运行 thr 程序时，调试器停止在 SPI 状态寄存器 TXE 不为空。 并且 FIFO 传输级别已满（FTLVM：11）。 谁能告诉我我做错了什么。

    void USART1_IRQHandler(void)
{
  while (!((USART1->ISR) & USART_ISR_TXE));

  char temp1 = USART1->RDR;

  SPI2->DR = temp1;

  while (!(USART1->ISR & USART_ISR_TC)); // Checking transfer complete bit from UART status register

  while (!((SPI2->SR)& SPI_SR_TXE)); //Checking Transmit buffer empty from SPI status register

  while (((SPI2->SR)& SPI_SR_BSY)); //Checking SPI busy flag from status register

  uint8_t temp2 = SPI2->DR; // To clear Data and status register
          temp2 = SPI2->SR;
}

我的 SPI2 初始化函数是

void MX_SPI2_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN SPI2_Init 0 */

  /* USER CODE END SPI2_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN SPI2_Init 1 */

  /* USER CODE END SPI2_Init 1 */
  hspi2.Instance = SPI2;
  hspi2.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi2.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
  hspi2.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
  hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi2.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_2;
  hspi2.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
  hspi2.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
  hspi2.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
  hspi2.Init.CRCPolynomial = 7;
  hspi2.Init.CRCLength = SPI_CRC_LENGTH_DATASIZE;
  hspi2.Init.NSSPMode = SPI_NSS_PULSE_ENABLE;
  if (HAL_SPI_Init(&hspi2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN SPI2_Init 2 */

  /* USER CODE END SPI2_Init 2 */

}

我的 UART 初始化函数是

void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_8;
  huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */

}

Answer 1

从根本上说，我们需要处理两种情况：

1. 传入 UART 的数据。 通过 SPI 发送。
2. 输入数据到 SPI。 通过UART发送。

我认为你的那部分没问题。

当您进行连续传输而不是单个字节时，问题就开始了。 除非传输时间完全相等（这在现实世界中是不可能的），否则一个外设将比另一个外设更快地发送/接收数据。 考虑夸张的例子，使其更直观：

设 SPI 为 1Mbit/s。
让 UART 为 9600b/s。

您可以看到，如果您接收到要连接到 UART 的多于一个字节的 SPI 数据，UART 将无法处理它，它只是无法足够快地将数据移出。 它正在移出第一个字节，但已经有更多的字节通过 SPI 进入。 如果您通过慢速 UART 接收，但通过更快的 SPI 发送，您可以看到当一个完整字节的 UART 数据进入时，SPI 可以轻松地将其移出并在 UART 数据的第二个字节仍在进入时休息一下. 当速度更接近时，仍然会出现不匹配，并且从 UART 到 SPI 或从 SPI 到 UART 的输入会比输出快。

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让我们考虑一下，在我上面的例子中，SPI 比 UART 快。 如果您的情况相反，没关系，这与概念有关。

当通过快速 SPI 输入一个字节时，可能有两种情况：

1. UART 空闲。 开始传输。 很容易。
2. UART 已经在转移一些东西了。 现在我们有一个问题。 我相信这就是您要解决的问题，并且您的代码挂在哪里，您对这种情况的处理不当。

因此，我认为您需要退后一步，也许拿起笔和纸，考虑一下您的应用程序中可能出现的不同场景。 您必须选择哪个方向更快，因此不需要任何缓冲区，而另一个必须使用预定长度的 FIFO 缓冲区数组。 MCU 确实几乎立即处理传入的数据（与物理通信速度相比），但是将数据转移到另一个外围设备的物理过程需要时间，没有办法绕过它。

鉴于您的 MCU 移动数字非常快（可能至少比物理移出的数据快一个数量级），并且您可以简单地以这样一种方式实现它，即始终将传入的 SPI 缓冲区 SPI_RX_BUFFER[0] 发送出去通过 UART 并立即将所有其他元素向下移动一个元素。 您只需要一个 FIFO“充满”计数器就可以知道何时停止。 例如，将其称为 SPI_RX_BUFFER_LAST_ELEMENT，每次通过 UART 发送内容时，都会将其递减（因此，当您发送 FIFO 中的最后一个元素时，它是 -1）。 每次 SPI 数据进入时，SPI_RX_BUFFER_LAST_ELEMENT 只会增加 1，并且新数据存储在该位置。

即使是带有 USB-UART 桥接器的 ST-Link 也有这个有限的 FIFO。 如果你用 USB 数据淹没它，你会溢出它，并且会发生某种错误事件。 例如，基于 STM32F103 的 ST-Link 的最大 UART 速度为 4.5Mbps，而其 USB 接口最高支持 12Mbps。

在这里，我花了一点时间画了一个小插图，因为用一张图片来谈论这些事情更容易。

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底线是，您需要退后一步，重新考虑您的算法，确定缓冲区的深度并逐步实施。 在一个方向上，您的算法将是“我收到数据，只需将其放在另一个接口的 TX 中”，因为它肯定已经用以前的数据完成了（尽管“if”语句不会受到伤害）。 换个方向，必须是“我把数据放到下一个空闲的FIFO点。如果FIFO是空的，开始传输”，“我已经发出了一个字节，传输数据寄存器是空的，我需要检查FIFO是否有任何东西否则要发送。如果是，则将其加载到发送寄存器中，并将 FIFO 中的所有数据和指针移到最后一个元素“。