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STM32-SPI 中断

news 来源：原创 2024/5/7 22:59:44

SPI协议

1.1 SPI总线介绍

SPI接口是Motorola （motorola | Smartphones, Accessories & Smart Home Devices）首先提出的全双工三线/四线同步串行外围接口采用主从模式（Master Slave）架构。

时钟由Master控制，在时钟移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后（MSB first）；SPI接口有2根单向数据线，为全双工通信。

SPI总线被广泛地使用在FLASH、ADC、LCD等设备与MCU间，要求通讯速率较高的场合。

1.2 SPI总线物理（拓扑结构）

SPI总共有4根总线，分别是：设备选择线（ss）、时钟线(SCLK)、串行输出数据线(MOSI)、串行输入数据线(MISO)。

（1）MOSI：主器件数据输出，从器件数据输入

（2）MISO：主器件数据输入，从器件数据输出

（3）SCLK ：时钟信号，由主器件产生

（4）/SS：从器件使能信号，由主器件控制（片选）

1.3 SPI总线协议

起始信号: NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号 (NSS是片选信号，使能信号)

结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号

数据传输：SPI使用MOSI及MISO信号线来传输数据，使用SCK信号线进行数据同步。MOSI及MISO数据线在SCK的每个时钟周期传输一位数据高位在前低位在后，且数据输入输出是同时进行的。SPI每次数据传输可以 8 位或 16 位为单位，每次传输的单位数不受限制。

1.3 SPI总线协议

起始信号: NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号 (NSS是片选信号，使能信号)

结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号

1.4 SPI的四种通信模式

在SPI操作中，最重要的两项设置就是时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）这两项即是主从设备间数据采样的约定方式。

SPI有四种通信模式：

时钟极性CPOL : 设置时钟空闲时的电平

当CPOL = 0 ，SCK引脚在空闲状态保持低电平；

当CPOL = 1 ，SCK引脚在空闲状态保持高电平。

时钟相位CPHA ：设置数据采样时的时钟沿

当 CPHA=0 时，MOSI或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK时钟线的奇数边沿被采样

当 CPHA=1时， MOSI或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK时钟线的偶数边沿被采样

数据线被采样，都是等待数据线变化稳定半个时钟周期进行采样。

通信模式的设置：

由CPOL及CPHA的不同状态，SPI分成了四种模式，主机与从机需要工作在相同的模式下才可以正常通讯，因此通常主机要按照从机支持的模式去设置.

LCD液晶显示屏

液晶的组成

某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶。

物理特点

当通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。

液晶显示屏内部构造

颜色深度

① R,G,B三基色组合形成各种颜色。

② 能显示的颜色数由RGB的数字信号的位数来决定

例如，以3位数字信号来表示颜色深度

RGB24 (24位真彩色)

R:8

G:8

B:8

所以他能显示的颜色深度就是2^8 *2^8 *2^8

STM32G030C8T6------->RGB16(RGB565)

颜色深度：2*5 2*6 2*5

让一个一个像素点显示正红色：1111 1000 0000 0000 0xf800

让一个一个像素点显示正绿色：0000 0111 1110 0000 0x07e0

点亮LCD显示屏

1）查看原理图

底板原理图

2）修改引脚名，右击

3）输出速度改为高速

4）将驱动文件放到工程目录下

5）将执行文件加入到工程内。

6）添加完后先编译一次，再将对应头文件添加到主函数，调用函数即可

字符显示

英文字符和数字字符包括标点符号在font.h中已经生成好了字模，因此不需要再次取模。直接调用字符串显示函数即可

屏幕大小位128*128像素点

每个字符高16宽是8

//显示字符
//x轴、y轴、字色、底色、显示的字符内容
void Gui_DrawFont_GBK16(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t fc, uint16_t bc, uint8_t *s)
{
    int i,j,k,x,y,xx;    unsigned char qm;    long int ulOffset;    char  ywbuf[32];

汉字显示

//入参：X轴，Y轴，字体颜色，背景颜色，显示字符，字符个数
void Gui_DrawFont_1616(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t fc, uint16_t bc,const char tfont16[][32],int num)

6、图片显示

注意：

1）图片格式为128*128

2）点击保存，将文件保存成.h格式，并将生成好的.h文件添加到inc目录下

3）添加头文件

4）图片显示函数，将生成的图片数据数组首地址进行传递。

7、中断系统

7.1 基本概念

在处理器中，中断相当是对于突发事件的处理过程。

当遇到内部/外部的紧急事件需要处理时，暂时中止当前程序，转而去处理紧急事件，

待处理完毕后，再返回被打断的程序继续向下运行。

暂停：保护现场

继续：恢复现场

7.2 中断的意义

中断能够对突发事件进行及时处理，实现程序的并行化（时间片），进而提高CPU的工作效率。当发生突发事件时，比如外部触发的输入信号、定时器溢出等，中断会立即打断正在执行的程序，转而执行中断服务函数（ISR）来处理该事件。

为什么提高效率了？

因为CPU对于没有发生的事情是在不停的在轮询（询问有没有发生？）

中断能提高CPU的效率，同时能对突发事件做出实时处理。实现程序的并行化，实现嵌入式系统进程之间的切换

7.3 中断处理过程

中断处理过程

进入中断

处理器自动保存现场到堆栈里（堆栈——内存）
{PC, xPSR, R0-R3, R12, LR}
一旦入栈结束，ISR便可开始执行（中断服务程序）

退出中断

中断前的现场被自动从堆栈中恢复

2. 一旦出栈完成，继续执行被中断打断的指令

出栈的过程也可被打断，使得随时可以响应新的中断而不再进行现场保存

R0 - R12

R13 栈指针 SP ：指向栈顶地址

R14 链接寄存器 LR ：存放返回地址

R15 程序计数器 PC ：保存要执行的指令地址

示例：

老师在上课（正常执行的程序）

班主任叫我去开会（中断信号）

暂停讲课、保存腾讯会议（压栈保护现场）

根据会议室门牌号去开会（根据中断向量表跳转到中断服务程序）

开会（执行中断服务程序）

回到教室继续上课（恢复现场返回主程序继续执行）

7.4 中断体系结构

注：中断和异常的区别

中断是微处理器外部发送的，通过中断通道送入处理器内部，一般是硬件引起的，比如按键中断、串口接收中断，而异常通常是微处理器内部发生的，大多是软件引起的，比如除法出错异常，特权调用异常等待。不管是中断还是异常，微处理器通常都有相应的中断/异常服务程序。

7.5 NVIC

嵌套向量中断控制器（Nested Vectored Interrupt Controller）

NVIC主要功能

负责管理中断（CPU的小助理）

中断管理

支持异常及中断向量化处理

支持嵌套中断

1）管理中断事件（清除、挂起）

每一个中断事件都有执行或禁止两种状态，由NVIC负责将中断事件标记为清除和挂起两种状态。处理器的中断可以电平的形式的，也可以是脉冲形式的，这样中断控制器就可以处理任何中断源。

（当中断执行完成时，NVIC会将中断事件置为清除状态）

2）支持中断向量化处理（向量表）

当中断事件发生时，处理器会将PC（程序计数器 PC ：保存要执行的指令地址）设置为一个特定地址（中断事件入口函数的地址），进而跳转到中断服务程序去执行，这就是个中断（异常）向量，因为每一个异常源或者中断事件都会对应一个服务程序的入口地址，将这些地址按照优先级进行排布后，组成的一张表就称为中断（异常）向量表。

Cortex-M0内核可以处理15个内部异常和32个外部中断

STM32G030 只使用了6个内部异常和28个外部中断

向量化处理中断的好处：传统的处理方式需要软件去完成。采用向量表处理异常，M0处理器会从存储器的向量表中，自动定位异常的程序入口。从发生异常到异常的处理中间的时间被缩减。