2019年09月12日 | stm32通过spi连接esp8266的hspi 开发

刚刚做了stm32通过spi连接esp8266的开发，目前已经解决了遇到的大多数问题，基本可以交付使用了，写一篇文章留作记录，也可以给以后做这个的朋友做为参考。esp8266模块本身发布的时候默认里边烧写的是AT固件，虽然硬件上有spi的引脚，但是并不支持spi的通信，如果要支持spi的通信，自行修改编译esp8266的sdk，写自己需要的代码来实现。本身sdk中有相关的例程，根据例程的代码修改调试就可以实现相应的功能。

使用spi的好处，第一 可以节省一个串口，因为stm的串口资源是比较有限的。另外spi的通讯速度要比串口快一些。

这篇文章将包含如下的一些内容：

1，stm32 spi的驱动如何开发？

2，esp8266端的驱动如何开发？

3，esp 8266 hspi 的双线协议代码如何实现？

4，tcp 数据转spi ， spi数据转tcp数据，数据如何分片重组，一集如何提高性能。

对于smartconfig（自动配网）和tcp client连接server的内容，不放在本篇文章之内。

1，stm32 spi驱动开发

我使用了stm32的标准库，并没用hal库，因为之前stm32的大部分其它的程序用的都是标准库开发的，所以没有改为hal库。对于spi协议，可以参考另外的文档，我已经将其传到了CSDN上可以到我的CSDN的资源页中下载。如果下载不到可以email 联系我，abc_123_ok at 163.com。

下面为本次开发所用到的原理图：

上图为esp8266端原理图。

上图为stm32端的原理图。

从原理图中可以看到有六根线连接，PB12连GPIO15 CS引脚，PB13连GPIO14 SCK引脚，PB14连GPIO12 为MISO引脚，PB15连GPIO13为MOSI引脚。另外还有PC6连GPIO2 为SPI双线协议的TXINT引脚，PC7连GPIO0为spi双线协议的RXINT引脚。至于双线协议后边还有所涉及。

如下的代码为stm32做为master端的初始化代码。标准的spi共有4个引脚，CS（片选 用于在多个spi设备间选择）  SCK（时钟引脚） MOSI（Master Output  Slave Input 引脚） MISO（Master Input Slave Output引脚）

void Spi2MasterInit(void)

{

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; 

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //设置用到的GPIO引脚的时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPI2, ENABLE); //设置SPI2的时钟

//GPIO12 作为CS引脚

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; 

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//CS引脚的模式配置为推挽输出

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); 

//SPI的时钟引脚SCK

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;  //SCK

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//GPIO_Mode_AF_PP; 

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); 

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15; //MOSI

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//GPIO_Mode_AF_PP; 

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); 

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14 ; //MISO

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); 

//如下的一些配置要和esp8266端相匹配，需要参考8266的技术参考手册，和代码。默认的esp8266的测试程序配置的是时钟空闲低电平，第一个上升沿采样。

SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; 

SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; //本端stm32端作为master，那么esp8266端就要作为Slave了。

SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //每一次的发送 接收 都以8bit为一个单位。

SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;//时钟的极性空闲为低电平

SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;//第一个上升沿取样

SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //如果这里使用硬件模式，从机低电平

SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //我当前用的256分频，可以自行调节，加速spi的速率。

SPI_InitStructure.SPI_FirstBit =SPI_FirstBit_MSB; //首字节优先

SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; 

SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); 

//NVIC_Configuration();

//SPI_I2S_ITConfig(SPI2,SPI_I2S_IT_RXNE,ENABLE); 

SPI_Cmd(SPI2 , ENABLE); 

//用于reset 8266的wifi模块

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1);

}

上边的代码主要有三个部分，第一个部分对GPIO进行初始化；对二个部分对SPI做了初始化；第三部分初始化了一个wifi模块的reset的引脚，当然也是GPIO的。

对于GPIO的初始化，最最主要的是初始化GPIO的模式，这些模式的选择应该参考《STM32F10x系列编程手册》上的

对于第二部分SPI的配置在注释中已经做了详细说明了，注意点就是要和Slave端的配置匹配，按如上的配置就是和esp8266的默认值相匹配的，但您还是要认真做一下检查，此时的默认配置，以后兴许会有改动的。

如下为SPI的发送接收函数，因为SPI的硬件特性主从移位的原因（可以参考spi协议的介绍），我们发送和接收必须在一起，也就是发一个字节收一个字节，必须这样，否则不能成功的发送和接收。

uint8_t SPI_SendByte1(uint8_t byte)

{

while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2,SPI_I2S_FLAG_TXE)==RESET);

SPI_I2S_SendData(SPI2,byte); //发送一个byte的数据

while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI2,SPI_I2S_FLAG_RXNE)==RESET);

return SPI_I2S_ReceiveData(SPI2); //紧接着再接收一个byte的数据

}

        参考esp8266的技术手册，我们知道esp8266的hspi协议是需要有命令和地址的，所以我们再做一次封装，把命令和地址也封装在里边。

uint8_t spi_transmit(uint8_t cmd, uint8_t addr, uint8_t * buff)

{

char i;

GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12); //CS 拉低

SPI_SendByte1(cmd); //首先主给从发一个命令，命令里包含发送的命令，接收的命令，有函数参数传入。

SPI_SendByte1(addr); //在发送一个地址，第一协议规定为00，不能下其它的内容。

//如果命令为0x02 表示为发送命令，0x03为接收命令，esp8266的接收和发送缓冲区都为32byte。

if(0x02 == cmd) {

for(i = 0; i < 32; i++) {

SPI_SendByte1(buff[i]); //在函数参数中发送数据

}

} else if(0x03 == cmd) {

for(i = 0; i < 32; i++) {

buff[i]=SPI_SendByte1(0xff); //通过函数的返回值接收数据

}

}

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12);  //CS 拉高

return OK;

}

esp8266的HSPI有双线协议和单线协议，这两个协议的目的是为了通过中断线通知Master端接收和发送缓冲区的状态，例如，Master发送32个数据给Slave，32byte的数据放在了Slave（8266）的缓冲区中了，如果Slave将数据从缓冲区中移出，这个时候表明Slave已经接收完成，缓冲区也释放了，这个时候就可以通过中断线告知Master，你可以再次发送了。另外对于Slave发送给Master的数据，Slave将数据放到缓冲区中，首先Slave会通过中断线告诉Master：“有数据你可以读了”，Master去读，读完之后也会给Slave一个中断，告诉Slave我读完了，你可以放新的数据到缓冲区中了。总结下就是 Slave可写可读的时候都要通知Master，Master读完的时候也要通知Slave。为了实现双线协议就有以下的代码了。

uint8_t spi_read_func(uint8_t * read_buff)

{

char ESP07S_GPIO0 = 0;

ESP07S_GPIO0 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_7);

//printf("read:rd_rdy:%x,gpio0:%d,wr_rdy:%xrn",rd_rdy,ESP07S_GPIO0,wr_rdy);

if(rd_rdy && ((ESP07S_GPIO0==0) || wr_rdy)){

rd_rdy=0;

spi_transmit(0x03,0,read_buff);

return OK;

}

return READ_FAILED; 

}

uint8_t spi_write_func(uint8_t * write_buff)

{

char ESP07S_GPIO2 = 0;

ESP07S_GPIO2 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_6);

printf("write:wr_rdy:%x,gpio2:%d,rd_rdy:%xrn",wr_rdy,ESP07S_GPIO2,rd_rdy);

if(wr_rdy && ((ESP07S_GPIO2==0) || rd_rdy)){

wr_rdy=0;

//printf("%x,%x",write_buff[0],write_buff[1]);

spi_transmit(0x02,0,write_buff);

return OK;

}

return WRITE_FAILED;

}

rd_rdy 和wr_rdy 是两根中断线通知上来的状态，下边代码有详细的解释。

以上的两个函数实现了esp8266的hspi双线协议，具体协议的细节可以参考esp8266的技术参考手册。如果没有可以向我要。

上边提到的中断状态，由下面的代码实现。

void EXTI_WIFI_INT_Config(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; 

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

/*开启按键GPIO口的时钟*/

RCC_APB2PeriphClockCmd(WIFI_RX_INT_GPIO_CLK,ENABLE);

/* 配置 NVIC 中断*/

NVIC_Configuration();

/* 选择按键用到的GPIO */

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = WIFI_RX_INT_GPIO_PIN;

        /* 配置为浮空输入 */

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

        GPIO_Init(WIFI_RX_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

/* 选择EXTI的信号源 */

        GPIO_EXTILineConfig(WIFI_RX_INT_EXTI_PORTSOURCE, WIFI_RX_INT_EXTI_PINSOURCE); 

        EXTI_InitStructure.EXTI_Line = WIFI_RX_INT_EXTI_LINE;

/* EXTI为中断模式 */

        EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

/* 上升沿中断 */

        EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;

        /* 使能中断 */

        EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;

        EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

/* 选择按键用到的GPIO */

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = WIFI_TX_INT_GPIO_PIN;

        /* 配置为浮空输入 */

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

        GPIO_Init(KEY2_INT_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

/* 选择EXTI的信号源 */

        GPIO_EXTILineConfig(WIFI_TX_INT_EXTI_PORTSOURCE, WIFI_TX_INT_EXTI_PINSOURCE); 

        EXTI_InitStructure.EXTI_Line = WIFI_TX_INT_EXTI_LINE;

/* EXTI为中断模式 */

        EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

/* 上升沿中断 */

        EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;

        /* 使能中断 */

        EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;

        EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

}

下边代码是上边使用到的宏的定义，下边的注释部分需要格外注意，不通的GPIO引脚采用的中断不相同，需要查询手册决定用哪个。

//引脚定义

#define WIFI_RX_INT_GPIO_PORT         GPIOC

#define WIFI_RX_INT_GPIO_CLK          (RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO)

#define WIFI_RX_INT_GPIO_PIN          GPIO_Pin_7

#define WIFI_RX_INT_EXTI_PORTSOURCE   GPIO_PortSourceGPIOC

#define WIFI_RX_INT_EXTI_PINSOURCE    GPIO_PinSource7

#define WIFI_RX_INT_EXTI_LINE         EXTI_Line7

#define WIFI_RX_INT_EXTI_IRQ          EXTI9_5_IRQn  //此处需要查询手册，来确定用的中断。

#define WIFI_RX_IRQHandler            EXTI9_5_IRQHandler

#define WIFI_TX_INT_GPIO_PORT         GPIOC

#define WIFI_TX_INT_GPIO_CLK          (RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO)

#define WIFI_TX_INT_GPIO_PIN          GPIO_Pin_6

#define WIFI_TX_INT_EXTI_PORTSOURCE   GPIO_PortSourceGPIOC

#define WIFI_TX_INT_EXTI_PINSOURCE    GPIO_PinSource6

#define WIFI_TX_INT_EXTI_LINE         EXTI_Line6

#define WIFI_TX_INT_EXTI_IRQ          EXTI9_5_IRQn  //此处需要查询手册，来确定中断。

#define WIFI_TX_IRQHandler            EXTI9_5_IRQHandler

上边代码片段，通过EXTI将两根中断线配置为上升沿中断（协议要求）。

//TX_INT和RX_INT中断发生的时候会调用如下的代码。

void WIFI_TX_IRQHandler(void)

{

//gpio2上升沿中断

if(EXTI_GetITStatus(WIFI_TX_INT_EXTI_LINE) != RESET) 

{

//printf("wifi rd_rdy gpio2 intrn");

rd_rdy=1;

EXTI_ClearITPendingBit(WIFI_TX_INT_EXTI_LINE);     

}  

//gpio0 上升沿中断

if(EXTI_GetITStatus(WIFI_RX_INT_EXTI_LINE) != RESET) 

{

//printf("wifi wr_rdy gpio0 intrn");

#if TWO_INTR_LINE_PROTOCOL

wr_rdy=1;

#elif ONE_INTR_LINE_WITH_STATUS

//用一个全局变量，把读到的状态返回?

//spi_status_bitmap = spi_read_status();

#endif

EXTI_ClearITPendingBit(WIFI_RX_INT_EXTI_LINE);     

}

}

2，esp8266端的驱动如何开发？

在该链接下载乐鑫的SDK，我现在的版本是2.2.0

https://github.com/espressif/ESP8266_NONOS_SDK

编译环境的搭建，参考文档esp8266_quick_start_guide_dn.pdf 进行搭建，我是用的虚拟机搭建的，没用用eclipse。

在SDK的如下的目录下，有SPI的例程代码参考，我就是根据这个例程代码做的开发。

D:VMshareESP8266_NONOS_SDK-2.2.0examplesperipheral_test