2020年04月11日 | ESP8266与单片机之间通过SPI进行双向数据传输的一种方案

背景： 在我的毕业设计中需要单片机将采集到的数据上传到服务器，同时需要接收来自服务器的一些天气信息，我的单片机的型号是 Stm32F407;  ESP8266 刷入了 micropython 的固件，使用python进行开发； 协议是 SPI协议 ESP8266 主机  Stm32F4作为 从机

单片机侧使用的是 Stm32F407 的硬件 SPI  + DMA 接收发送。    ESP8266 侧使用的也是硬件SPI1 ；  通讯速度应该可以跑满 单片机这一侧的极限速度（42MHz）,但是我在测试时候发现数据在40M 就很不稳定了(逻辑分析仪测试，可能是导线有点长)   最终就选择了4MHz.。

整体的这个实现的机制就是在单片机里面设置好 SPI的从机模式  + DMA收发  DMA使用循环模式（自动重复覆盖内存） 然后让ESP8266 侧也是开辟相同大小的 空间，读取发送同步进行；通过控制 单片机侧的开启时间进而实现 两侧的内存的同步（近似的同步  有点类似于镜像）底层的着四块空间 两两相互可以实现单向映射。

程序实现的介绍

ESP8266

import network

#import simple

import time

import json

import machine

from machine import UART,SPI,Pin

machine.freq(160000000)  # 提高主频

#import esps

#esp.osdebug(None) 

CS = Pin(16, Pin.OUT) #片选引脚

#spi = SPI(baudrate=10000000, polarity=1, phase=0, sck=Pin(14), mosi=Pin(13), miso=Pin(12))  #软件模拟

spi = SPI(1, baudrate=4000000, polarity=1, phase=1) #硬件实现

send_buf = bytearray(60)    #创建两个数组大小是 60个byte

recv_buf = bytearray(60)

for i in range(60):

  send_buf[i] =i          # 赋值   实际应用中我们应该是放自己想要传递的数据

cnt =0

print('ok')

while True:

  cnt +=1

  CS.value(0) #

  spi.write_readinto(send_buf,recv_buf) 

  CS.value(1)

  print(recv_buf)

  time.sleep_ms(200)

  print(cnt)

这个是python的代码实现  没啥特殊的  很简单 就是 发送的时候同步进行读取  两个同时进行。

比较难实现的是单片机侧的程序  我们需要配置 SPI  然后 SPI 配置两个DMA的数据流。

声明：我下面的代码是在其他网友的代码的基础上修改出来的，在这里向原作者致敬

uint8_t SPI_RX_BUFFER[RX_LEN]= {0,}; 

uint8_t SPI_TX_BUFFER[TX_LEN]= {0x1,0x2,0x3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22}; 

/**

  * @breif  The spi gpio init function.

  * @param  None

  * @retval None

  */  

static void _gpio_init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_SPI1); //  CS  Òý½Å  Èí¼þÄ£Äâ

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_SPI1);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_SPI1);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_SPI1);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF;

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

}

static void spi_dma_init(void)

{

DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

/* ??DMA2?? */

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

/* DMA RX config */

DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_3;                                     // DMA  ͨµÀ

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = SPI1_DR_ADDR;                   //  ÍâÉèµØÖ·

DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)SPI_RX_BUFFER;     // ½ÓÊÕ»º³åÇø£¨ÄÚ´æÖеÄÓÐÒ»¸öÊý×飩

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;                    //DMA ´«Êä·½Ïò

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 100;                                                     //  DMA ´«ÊäµÄÊýÁ¿    Õâ¸öºóÆÚ»¹¿ÉÒÔÔÙ¸Ä

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;             //  ÍâÉèµØÖ·×ÔÔö  È¡Ïû

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                    // ÄÚ´æµØÖ·×ÔÔö  ʹÄÜ

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;     //  ´«ÊäµÄ µ¥Î» £¨byte  8bit£©

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;// ´«ÊäµÄ µ¥Î» £¨byte  8bit£©

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                                   //  ÆÕͨģʽ  ´«ÊäÍê³ÉÒ»´Î¾Í×Ô¶¯½áÊø

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;                              // ÓÅÏȼ¶ ÖеÈ

DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;                   //²»Ê¹Óà FIFO

DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;             //

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;              //

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;        //

DMA_Init(DMA2_Stream2, &DMA_InitStructure);                                            //³õʼ»¯

                                                                                                                  //

/* DMA TX Config */                                                                                      //

DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_3;                                     // DMA  ͨµÀ

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = SPI1_DR_ADDR;                   //   ÍâÉèµØÖ· 

DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)SPI_TX_BUFFER;     // ½ÓÊÕ»º³åÇø£¨ÄÚ´æÖеÄÓÐÒ»¸öÊý×飩

DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_MemoryToPeripheral;                    // DMA ´«Êä·½Ïò 

DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 100;                                                     //  DMA ´«ÊäµÄÊýÁ¿    Õâ¸öºóÆÚ»¹¿ÉÒÔÔÙ¸Ä

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;             //  ÍâÉèµØÖ·×ÔÔö  È¡Ïû

DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                    // ÄÚ´æµØÖ·×ÔÔö  ʹÄÜ

DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;     //   ´«ÊäµÄ µ¥Î» £¨byte  8bit£© 

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;// ´«ÊäµÄ µ¥Î» £¨byte  8bit£©

// DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                                   //   ÆÕͨģʽ  ´«ÊäÍê³ÉÒ»´Î¾Í×Ô¶¯½áÊø 

DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;                                   //   ÆÕͨģʽ  ´«ÊäÍê³ÉÒ»´Î¾Í×Ô¶¯½áÊø 

DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;                              // ÓÅÏȼ¶ ÖеÈ

DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;                   //

DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_Full;             //

DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;              //

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;        //

DMA_Init(DMA2_Stream3, &DMA_InitStructure);                                            //³õʼ»¯

}

/**

  * @breif  The spi init function.

  * @param  None

  * @retval None

  */  

void bsp_spi_init(void)

{

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);

_gpio_init();

RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);   

RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, DISABLE);  

SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; // Ë«ÏßÈ«Ë«¹¤

SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;                            // Ö÷»úģʽ

SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;                       //8bit  λ¿í

SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;                            //SCK  ¿ÕÏÐʱÖÓΪ¸ßµçƽ

SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;                         // µÚ¶þ¸öʱÖÓ±ßÔµ  ²¶»ñ

SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Hard;                                //NSSʹÓõÄÊÇÈí¼þÄ£Äâ

SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_128; // SPI ʱÖӵķÖƵϵÊý 

SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;                        //  MSB £¨ ¸ßλÔÚÇ°£©