如何实现独立片选一主多从
[导读] 大家好，我是逸珺。
之前用stm32的spi需要控制很多外部芯片，可是一个spi的外设只有一个片选，要实现独立片选一主多从，怎么实现呢？
spi总线拓扑一般地，spi总线按照下图方式进行连接，一主多从。
如上图：
每个从设备都有独立的片选引脚，主机同一时间段内，与一个从设备进行通信，也即选中一个从设备。mosi/miso/sclk并联在一起miso须是三态门，当从设备未选中时，该脚须设置为高阻态，而不能是输出态，否则会影响总线 ！对于mosi/sclk，虽然并联在一起，但是由于仅一个输出，多输入。但是你看stm32的spi外设，一个spi仅有一个nss信号，以stm32f407的spi2为例：
那么要实现前面说的一主多从，怎么办呢？有朋友说，直接用gpio去模拟不就可以了。
不错，spi总线要用gpio模拟还是很容易的，但是这样做波特率做不高，需要占用cpu时间，效率比较低！而用spi外设控制器，底层bit流的收发由外设控制器实现，用gpio模拟则需要cpu参与。
怎么破呢？菊花链拓扑
这种方案，省引脚。但是要移位控制，相对独立片选效率还是低不少。
独立片选拓扑spi外设的mosi、miso、sck还是照用不误，但是片选我们不用，设置成通用输出模式，再用其他的gpio片选从芯片即可。
上代码看看：
void hal_spi_mspinit(spi_handletypedef* hspi){ gpio_inittypedef gpio_initstruct = {0}; if(hspi->instance==spi1) { __hal_rcc_spi1_clk_enable(); __hal_rcc_gpioa_clk_enable(); /**spi1 gpio configuration pa5 ------> spi1_sck pa6 ------> spi1_miso pa7 ------> spi1_mosi pa15 ------> spi1_nss 但是这里不用 */ gpio_initstruct.pin = gpio_pin_5|gpio_pin_6|gpio_pin_7; gpio_initstruct.mode = gpio_mode_af_pp; gpio_initstruct.pull = gpio_nopull; gpio_initstruct.speed = gpio_speed_freq_very_high; gpio_initstruct.alternate = gpio_af5_spi1; hal_gpio_init(gpioa, &gpio_initstruct); /*__hal_rcc_gpioc_clk_enable(); gpio_initstruct.pin = gpio_pin_1; gpio_initstruct.mode = gpio_mode_af_pp; gpio_initstruct.pull = gpio_nopull; gpio_initstruct.speed = gpio_speed_freq_very_high; gpio_initstruct.alternate = gpio_af5_spi1; hal_gpio_init(gpioc, &gpio_initstruct);*/ }}初始化spi外设
#define spi_cs1 gpio_pin_1#define spi_cs1_port gpioc#define spi_cs2 gpio_pin_2#define spi_cs2_port gpioc#define spi_cs3 gpio_pin_3#define spi_cs3_port gpiocstatic void init_spi(spi_handletypedef * spi_handle){ /* spi1 parameter configuration*/ spi_handle->instance = spi1; spi_handle->init.mode = spi_mode_master; spi_handle->init.direction = spi_direction_2lines; spi_handle->init.datasize = spi_datasize_8bit; spi_handle->init.clkpolarity = spi_polarity_low; spi_handle->init.clkphase = spi_phase_1edge; spi_handle->init.nss = spi_nss_hard_output; spi_handle->init.baudrateprescaler = spi_baudrateprescaler_4; spi_handle->init.firstbit = spi_firstbit_msb; spi_handle->init.timode = spi_timode_disable; spi_handle->init.crccalculation = spi_crccalculation_disable; spi_handle->init.crcpolynomial = 10; assert (hal_spi_init(spi_handle) != hal_ok); gpio_inittypedef gpio_initstructure; __hal_rcc_gpioc_clk_enable(); gpio_initstructure.pin = spi_cs1; gpio_initstructure.mode = gpio_mode_output_pp; gpio_initstructure.pull = gpio_nopull; gpio_initstructure.speed = gpio_speed_freq_medium; hal_gpio_init(spi_cs1_port, &gpio_initstructure); gpio_initstructure.pin = spi_cs2; hal_gpio_init(spi_cs2_port, &gpio_initstructure); gpio_initstructure.pin = spi_cs3; hal_gpio_init(spi_cs3_port, &gpio_initstructure); }从而原来spi的收发函数前后加上片选信号即可：
typedef enum { spi_ch_1=0, spi_ch_2, spi_ch_3, spi_ch_last,} spi_ch;static hal_statustypedef spi_select(spi_ch ch){ switch (ch) { case spi_ch_1: hal_gpio_writepin(spi_cs1_port,spi_cs1,gpio_pin_reset); break; case spi_ch_2: hal_gpio_writepin(spi_cs2_port,spi_cs2,gpio_pin_reset); break; case spi_ch_3: hal_gpio_writepin(spi_cs3_port,spi_cs3,gpio_pin_reset); break; default: return hal_error; } return hal_ok;}static hal_statustypedef spi_deselect(spi_ch ch){ switch (ch) { case spi_ch_1: hal_gpio_writepin(spi_cs1_port,spi_cs1,gpio_pin_set); break; case spi_ch_2: hal_gpio_writepin(spi_cs2_port,spi_cs2,gpio_pin_set); break; case spi_ch_3: hal_gpio_writepin(spi_cs3_port,spi_cs3,gpio_pin_set); break; default: return hal_error; } return hal_ok;}hal_statustypedef spi_transmitreceive(spi_ch ch, spi_handletypedef *hspi, uint8_t *ptxdata, uint8_t *prxdata, uint16_t size, uint32_t timeout){ hal_statustypedef ret; if(ch>=spi_ch_last) return hal_error; spi_select(ch); ret = hal_spi_transmitreceive(hspi,ptxdata,prxdata,size,timeout); spi_deselect(ch); return ret;}hal_statustypedef spi_transmit(spi_ch ch, spi_handletypedef *hspi, uint8_t *pdata, uint16_t size, uint32_t timeout){ hal_statustypedef ret; if(ch>=spi_ch_last) return hal_error; spi_select(ch); ret = hal_spi_transmit(hspi,pdata,size,timeout); spi_deselect(ch); return ret; }如此一来，一个spi外设就可以控制多个从芯片了。你如果有兴趣，不妨照这个思路试试看。
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如上图：
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那么要实现前面说的一主多从，怎么办呢？有朋友说，直接用gpio去模拟不就可以了。
不错，spi总线要用gpio模拟还是很容易的，但是这样做波特率做不高，需要占用cpu时间，效率比较低！而用spi外设控制器，底层bit流的收发由外设控制器实现，用gpio模拟则需要cpu参与。
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这种方案，省引脚。但是要移位控制，相对独立片选效率还是低不少。
独立片选拓扑spi外设的mosi、miso、sck还是照用不误，但是片选我们不用，设置成通用输出模式，再用其他的gpio片选从芯片即可。
上代码看看：
void hal_spi_mspinit(spi_handletypedef* hspi){ gpio_inittypedef gpio_initstruct = {0}; if(hspi->instance==spi1) { __hal_rcc_spi1_clk_enable(); __hal_rcc_gpioa_clk_enable(); /**spi1 gpio configuration pa5 ------> spi1_sck pa6 ------> spi1_miso pa7 ------> spi1_mosi pa15 ------> spi1_nss 但是这里不用 */ gpio_initstruct.pin = gpio_pin_5|gpio_pin_6|gpio_pin_7; gpio_initstruct.mode = gpio_mode_af_pp; gpio_initstruct.pull = gpio_nopull; gpio_initstruct.speed = gpio_speed_freq_very_high; gpio_initstruct.alternate = gpio_af5_spi1; hal_gpio_init(gpioa, &gpio_initstruct); /*__hal_rcc_gpioc_clk_enable(); gpio_initstruct.pin = gpio_pin_1; gpio_initstruct.mode = gpio_mode_af_pp; gpio_initstruct.pull = gpio_nopull; gpio_initstruct.speed = gpio_speed_freq_very_high; gpio_initstruct.alternate = gpio_af5_spi1; hal_gpio_init(gpioc, &gpio_initstruct);*/ }}初始化spi外设
#define spi_cs1 gpio_pin_1#define spi_cs1_port gpioc#define spi_cs2 gpio_pin_2#define spi_cs2_port gpioc#define spi_cs3 gpio_pin_3#define spi_cs3_port gpiocstatic void init_spi(spi_handletypedef * spi_handle){ /* spi1 parameter configuration*/ spi_handle->instance = spi1; spi_handle->init.mode = spi_mode_master; spi_handle->init.direction = spi_direction_2lines; spi_handle->init.datasize = spi_datasize_8bit; spi_handle->init.clkpolarity = spi_polarity_low; spi_handle->init.clkphase = spi_phase_1edge; spi_handle->init.nss = spi_nss_hard_output; spi_handle->init.baudrateprescaler = spi_baudrateprescaler_4; spi_handle->init.firstbit = spi_firstbit_msb; spi_handle->init.timode = spi_timode_disable; spi_handle->init.crccalculation = spi_crccalculation_disable; spi_handle->init.crcpolynomial = 10; assert (hal_spi_init(spi_handle) != hal_ok); gpio_inittypedef gpio_initstructure; __hal_rcc_gpioc_clk_enable(); gpio_initstructure.pin = spi_cs1; gpio_initstructure.mode = gpio_mode_output_pp; gpio_initstructure.pull = gpio_nopull; gpio_initstructure.speed = gpio_speed_freq_medium; hal_gpio_init(spi_cs1_port, &gpio_initstructure); gpio_initstructure.pin = spi_cs2; hal_gpio_init(spi_cs2_port, &gpio_initstructure); gpio_initstructure.pin = spi_cs3; hal_gpio_init(spi_cs3_port, &gpio_initstructure); }从而原来spi的收发函数前后加上片选信号即可：
typedef enum { spi_ch_1=0, spi_ch_2, spi_ch_3, spi_ch_last,} spi_ch;static hal_statustypedef spi_select(spi_ch ch){ switch (ch) { case spi_ch_1: hal_gpio_writepin(spi_cs1_port,spi_cs1,gpio_pin_reset); break; case spi_ch_2: hal_gpio_writepin(spi_cs2_port,spi_cs2,gpio_pin_reset); break; case spi_ch_3: hal_gpio_writepin(spi_cs3_port,spi_cs3,gpio_pin_reset); break; default: return hal_error; } return hal_ok;}static hal_statustypedef spi_deselect(spi_ch ch){ switch (ch) { case spi_ch_1: hal_gpio_writepin(spi_cs1_port,spi_cs1,gpio_pin_set); break; case spi_ch_2: hal_gpio_writepin(spi_cs2_port,spi_cs2,gpio_pin_set); break; case spi_ch_3: hal_gpio_writepin(spi_cs3_port,spi_cs3,gpio_pin_set); break; default: return hal_error; } return hal_ok;}hal_statustypedef spi_transmitreceive(spi_ch ch, spi_handletypedef *hspi, uint8_t *ptxdata, uint8_t *prxdata, uint16_t size, uint32_t timeout){ hal_statustypedef ret; if(ch>=spi_ch_last) return hal_error; spi_select(ch); ret = hal_spi_transmitreceive(hspi,ptxdata,prxdata,size,timeout); spi_deselect(ch); return ret;}hal_statustypedef spi_transmit(spi_ch ch, spi_handletypedef *hspi, uint8_t *pdata, uint16_t size, uint32_t timeout){ hal_statustypedef ret; if(ch>=spi_ch_last) return hal_error; spi_select(ch); ret = hal_spi_transmit(hspi,pdata,size,timeout); spi_deselect(ch); return ret; }如此一来，一个spi外设就可以控制多个从芯片了。你如果有兴趣，不妨照这个思路试试看。
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