嵌入式物联网之SPI接口原理与配置

嵌入式物联网之SPI接口原理与配置,第1张

本实验采用W25Q64芯片

W25Q64是华邦公司推出的大容量SPI

FLASH产品,其容量为64Mb。该25Q系列的器件在灵活性和性能方面远远超过普通的串行闪存器件。W25Q64将8M字节的容量分为128个块,每个块大小为64K字节,每个块又分为16个扇区,每个扇区4K个字节。W25Q64的最小擦除单位为一个扇区,也就是每次必须擦除4K个字节。所以,这需要给W25Q64开辟一个至少4K的缓存区,这样必须要求芯片有4K以上的SRAM才能有很好的 *** 作。

W25Q64的擦写周期多达10W次,可将数据保存达20年之久,支持27~36V的电压,支持标准的SPI,还支持双输出/四输出的SPI,最大SPI时钟可达80Mhz。

一。SPI接口原理

(一)概述
高速,全双工,同步的通信总线。

全双工:可以同时发送和接收,需要2条引脚

同步: 需要时钟引脚

片选引脚:方便一个SPI接口上可以挂多个设备。

总共四根引脚。

(二)SPI内部结构简明图
MISO: 做主机的时候输入,做从机的时候输出

MOSI:做主机的时候输出,做从机的时候输入

主机和从机都有一个移位寄存器,在同一个时钟的控制下主机的最高位移到从机的最高位,同时从机的最高位往前移一位,移到主机的最低位。在一个时钟的控制下主机和从机进行了一个位的交换,那么在8个时钟的控制下就交换了8位,最后的结果就是两个移位寄存器的数据完全交换。

在8个时钟的控制下,主机和从机的两个字节进行了交换,也就是说主机给从机发送一个字节8个位的同时,从机也给主机传回来了8个位,也就是一个字节。

(三)SPI接口框图
上面左边部分就是在时钟控制下怎么传输数据,右边是控制单元,还包括左下的波特率发生器。

(四)SPI工作原理总结
(五)SPI的特征
(六)从选择(NSS)脚管理
两个SPI通信首先有2个数据线,一个时钟线,还有一个片选线,只有把片选拉低,SPI芯片才工作,片选引脚可以是SPI规定的片选引脚,还可以通过软件的方式选择任意一个IO口作为片选引脚,这样做的好处是:比如一个SPI接口上挂多个设备,比如挂了4个设备,第二个用PA2,第三个用PA3,第四个用PA4作为片选,我们

跟第二个设备进行通信的时候,只需要把第二个片选选中,比如拉低,其他设备的片选都拉高,这样就实现了一个SPI接口可以连接个SPI设备,战舰开发板上就是通过这种方法来实现的。

(七)时钟信号的相位和极性
时钟信号的相位和极性是通过CR寄存器的 CPOL 和 CPHA两个位确定的。

CPOL:时钟极性,设置在没有数据传输时时钟的空闲状态电平。CPOL置0,SCK引脚在空闲时为低电平,CPOL置1,SCK引脚在空闲时保持高电平。

CPHA:时钟相位 设置时钟信号在第几个边沿数据被采集

CPHA=1时:在时钟信号的第二个边沿
CPOL=1,CPHA=1,

CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1,那么数据就在时钟信号的第二个边沿即上升沿的时候被采集。

CPOL= 0,CPHA=1, CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。

如果CPHA=1,那么数据就在时钟信号的第二个边沿即下降沿的时候被采集。

CPHA=0时:在时钟信号的第一个边沿
CPOL=1,CPHA=0,

CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1,那么数据就在时钟信号的第一个边沿即下降沿的时候被采集。

CPOL= 0,CPHA=0, CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。

如果CPHA=1,那么数据就在时钟信号的第一个边沿即上升沿的时候被采集。

为什么要配置这两个参数

因为SPI外设的从机的时钟相位和极性都是有严格要求的。所以我们要根据选择的外设的时钟相位和极性来配置主机的相位和极性。必须要与从机匹配。

(八)数据帧的格式和状态标志
数据帧格式:根据CR1寄存器的LSBFIRST位的设置,数据可以MSB在前也可以LSB在前。

根据CR1寄存器的DEF位,每个数据帧可以是8位或16位。

(九)SPI中断
(十)SPI引脚配置 (3个SPI)
引脚的工作模式设置
引脚必须要按照这个表格配置。

二。SPI寄存器库函数配置

(一)常用寄存器
(二)SPI相关库函数
STM32的SPI接口可以配置为支持SPI协议或者支持I2S音频协议。默认是SPI模式,可以通过软件切换到I2S方式。

常用的函数:

1 void SPI_Init(SPI_TypeDef SPIx, SPI_InitTypeDef

SPI_InitStruct);//SPI的初始化

2 void SPI_Cmd(SPI_TypeDef SPIx, FunctionalState NewState); //SPI使能

3 void SPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT,

FunctionalState NewState); //开启中断

4 void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq,

FunctionalState NewState);//通 过DMA传输数据

5 void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t Data); //发送数据

6 uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef SPIx); //接收数据

7 void SPI_DataSizeConfig(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t SPI_DataSize);

//设置数据是8位还是16位

8 其他几个状态函数

void SPI_Init(SPI_TypeDef SPIx, SPI_InitTypeDef

SPI_InitStruct);//SPI的初始化
结构体成员变量比较多,这里我们挑取几个重要的成员变量讲解一下:

第一个参数 SPI_Direction 是用来设置 SPI 的通信方式,可以选择为半双工,全双工,以及串行发和串行收方式,这里我们选择全双工模式

SPI_Direction_2Lines_FullDuplex。

第二个参数 SPI_Mode 用来设置 SPI 的主从模式,这里我们设置为主机模式 SPI_Mode_Master,当然有需要你也可以选择为从机模式

SPI_Mode_Slave。

第三个参数 SPI_DataSiz 为 8 位还是 16 位帧格式选择项,这里我们是 8 位传输,选择SPI_DataSize_8b。

第四个参数 SPI_CPOL 用来设置时钟极性,我们设置串行同步时钟的空闲状态为高电平所以我们选择 SPI_CPOL_High。

第五个参数 SPI_CPHA

用来设置时钟相位,也就是选择在串行同步时钟的第几个跳变沿(上升或下降)数据被采样,可以为第一个或者第二个条边沿采集,这里我们选择第二个跳变沿,所以选择

SPI_CPHA_2Edge

第六个参数 SPI_NSS 设置 NSS 信号由硬件(NSS 管脚)还是软件控制,这里我们通过软件控

制 NSS 关键,而不是硬件自动控制,所以选择 SPI_NSS_Soft。

第七个参数 SPI_BaudRatePrescaler 很关键,就是设置 SPI 波特率预分频值也就是决定 SPI 的时

钟的参数 , 从不分频道 256 分频 8 个可选值,初始化的时候我们选择 256 分频值

SPI_BaudRatePrescaler_256, 传输速度为 36M/256=140625KHz。

第八个参数 SPI_FirstBit 设置数据传输顺序是 MSB 位在前还是 LSB 位在前, ,这里我们选择

SPI_FirstBit_MSB 高位在前。

第九个参数 SPI_CRCPolynomial 是用来设置 CRC 校验多项式,提高通信可靠性,大于 1 即可。

设置好上面 9 个参数,我们就可以初始化 SPI 外设了。

初始化的范例格式为:

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

SPI_InitStructureSPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;

//双线双向全双工

SPI_InitStructureSPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPI

SPI_InitStructureSPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 发送接收 8 位帧结构

SPI_InitStructureSPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平

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SPI_InitStructureSPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//第二个跳变沿数据被采样

SPI_InitStructureSPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制

SPI_InitStructureSPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频

256

SPI_InitStructureSPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始

SPI_InitStructureSPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式

SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器

(三)程序配置步骤
三。W25Qxx配置讲解

(一)电路图
片选用的PB12

W25Q64 是华邦公司推出的大容量SPI FLASH 产品,W25Q64 的容量为 64Mb,该系列还有 W25Q80/16/32

等。ALIENTEK 所选择的 W25Q64 容量为 64Mb,也就是 8M 字节。(1M=1024K)

W25Q64 将 8M 的容量分为 128 个块(Block),每个块大小为 64K 字节,每个块又分为 16个扇区(Sector),每个扇区 4K

个字节。W25Q64 的最少擦除单位为一个扇区,也就是每次必须擦除 4K 个字节。这样我们需要给 W25Q64 开辟一个至少 4K 的缓存区,这样对 SRAM

要求比较高,要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的 *** 作。

W25Q64 的擦写周期多达 10W 次,具有 20 年的数据保存期限,支持电压为 27~36V,W25Q64 支持标准的

SPI,还支持双输出/四输出的 SPI,最大 SPI 时钟可以到 80Mhz(双输出时相当于 160Mhz,四输出时相当于 320M),更多的 W25Q64

的介绍,请参考 W25Q64 的DATASHEET。

在往一个地址写数据之前,要先把这个扇区的数据全部读出来保存在缓存里,然后再把这个扇区擦除,然后在缓存中修改要写的数据,然后再把整个缓存中的数据再重新写入刚才擦除的扇区中。

便于学习和参考再给大家分享些spi 的资料

stm32之SPI通信

>主要功能:

一广泛的访问才能

现在,短程通讯的技能规范许多,只有LonWorks、ZigBee、6LoWPAN、rubee等常用的无线传感器网络技能,各种技能主要是针对某一应用开发的,缺少兼容性和体系规划。现在,国内外现已开展了物联网网关的规范化作业,如3GPP、传感器作业组等,以完成各种通讯技能规范的互联互通。

云网关

二可办理性

强壮的办理才能关于任何大型网络都是必不行少的。首先,需要对网关进行办理,如注册办理、权限办理、国家监管等。网关完成了子网中节点的办理,例如获取节点的标识、状况、特点、能量等,以及因为子网的技能规范和协议复杂性的不同,唤醒、 *** 控、确诊、升级和保护等的长途完成,网关具有不同的办理功能。根据物联网的模块化网关来办理不同感知网络、不同应用,保证使用一致的办理接口技能来办理终端网络节点。

三协议转化才能

不同感知网络到接入网络的协议转化,低规范格局的数据一致封装,保证不同感知网络的协议能够成为一致的数据和信令;将上层宣布的数据包分析成可由感知层协议识别的信令和 *** 控指令。

总结这些基本网关才能没有问题,但关于物联网网关来说,要害点之一是网关本身是完成感知层和通讯层的仅有入口和出口通道。外部只需要处理网关,而网关用于调度和 *** 控下面访问和注册的各种类型的传感设备。

因而,网关具有相似于API网关的要害才能,即对传感层中各种传感设备供给的不同类型的协议进行接入和适配,一起在协议接入后能够转化为规范接口协议和通讯层交互。关于实时接口,它能够选用相似的>你好,我参与过物联网RFID方向的横向项目。大致给你介绍下物联网工程团队的结构,算是抛砖引玉吧,说的不对的地方,多包涵吧。
看你上面的回答,你才大二,就志向于建立团队模式,精神实在可嘉,后生可畏啊。
第一、针对在校大学生,尤其是本科阶段,我觉得建立团队就可以了,不需要细到部门,你们做项目的出发点是掌握整个流程,至于讲深入研究那是以后的事情了。试问对项目没有个整体把握,何谈项目整合及深入研究?鉴于此,建议将整个团队分为两个方向----硬件、软件。当然不是说纯粹的偏硬、偏软。而是根据个人特点和熟练程度大致分组。
第二、在校大学生经费肯定紧张,利用好手头资源,看看学院有没有跟大型企业建立联合实验室,以前我们学校是和TI有合作的,所以有联合实验室。企业在建立联合实验室后,是会定时赠送板子的,假如可以的话就能借到板子,倒不是介意板子功能的多寡,确实是大厂的板子稳定性能极佳,我曾试过同一段程序烧进不同的板子,稳定性有天壤之别。所以假如条件允许,强烈建议使用大厂的板子。假如没有条件也没事,现在taobao那么发达,上去搜个单片机,最简单的就行了,价格20左右的就行,功能只要实用就好。一般来说刚起步的话,传输有个USB+串口就行了,不用太复杂。无线传输的话24ghz就行了。
第三、前面的种种都是为应用做准备的。物联网是最近几年才星期的技术,其实拆分开来说的话,并不是什么新技术。它是传感器、传输(有线、无线)、单片机、终端(复杂点的加个oracle数据库)组成。拿个简单的项目来说吧,可以生动些。不如说,无线测距系统。首先是传感器,一般用超声波距离传感器(当然你也能用激光的,但是价格的话。。。)其中的规格啊,精度啊、温度影响因子啊什么的都是需要你自己在选用前考虑的。其次需要考虑的是它与中间件(可以是单片机、FPGA等等)之间的传输方式,假如用无线的话就要去研究下射频频率,信道传输方面的知识,一般是根据传输距离来选用适合的频率,以前有用红外线的,不过那个太烂,窗口对不准就无法传输,对环境要求太高,被淘汰了。现在主流的用无线鼠标的频段24ghz,传输距离大概在10m左右,适合一般的通讯了,唯一的不足是带宽窄了点,传输速度有点影响。当然了,有钱的话完全可以采用卫星信道的嘛~呵呵。当然了,传输里面的东西就多了,深入的话可以研究协议、报头什么的,觉得TCP/IP太大众的话完全可以自己设计报头,进而发明新的协议。中间件的话你就可以随便选择啦,主导思想还是够用就好,不用浪费。接下来就是老调重谈啦,中间件和终端(一般是pc)之间的传输了,有线的话接上就ok了(此间跳过了单片机的驱动程序设计啊什么的,不过那个太深入了,暂时没必要去谈,而且一般你买的单片机什么的都是会附带的,而且会教你调通为止的,所以不必烦恼)。假如还是采用无线方式连接的话,那就要考虑干扰问题了,建议采用电脑的无线传输模式80211a/b/g/n。。。现在发展到哪代了?貌似是i?不清楚,这个你自己查吧。这样可以有效的避免干扰。至此,电脑这段就能与单片机进行数据交流了,也就是传说中的走通了,至于讲你收到的数据如何记录,怎么处理那是后话,学有余力的话,去学学oracle数据库、学学SQL语言,绝对很给力的。假如考虑后面平台移植的话JAVA是不二选择(好用又易学,我们一直用它!哈哈)当然了,前面单片机里面也是需要烧程序进去的,语言嘛,肯定不会是汇编啦,C#、C++足够了,一般还是C的多。前面不是说要分组的么,其目的也就在此了。
第四、前面已经差不多结束了,为什么要有第四?主要是其中我忘记说,你得研究下算法的,包括防碰撞算法、信道优化算法、路由算法等,防碰撞的话就是说假如在单片机的频率范围内,存在多个无线传感器都需要向单片机传输信息的话,孰先孰后的问题。现代通信中已经有了TDD、FDD、OFDM、CDMA等方式。。。考虑优化的话,就要引入代价函数、博弈论等新知识了。路由算法的话,你要考虑路由节点的可靠性、信道衰减、中继等问题。
说了那么多,算是抛砖引玉吧。都是个人对物联网的浅薄认识,算不得是给你的指导,权当是交流吧。时间不早,睡了,晚安!

一、学生上学必备工具是纸笔,电脑也是学生学习的工具之一,但不是必备的。大学生甚至是学习计算机专业的,也不是非得自已买一台,因为学校配有电教室和电脑馆供给学生使用。大一尤其是第一学期开的都是公共基础课,很少涉及到使用电脑。话说回来,电脑必竟是学生学习、娱乐工具,尽管学校有,总不如自己有使用方便,这样可根据具体情况,在时当的时候购买。
二、学校对学生买不买电脑,带不带电脑没有什么要求。因受宿舍空间限制,想带最好是带体积小的笔记配电脑了。
三、大学生的主要任务是学习,买电脑的目的是为了学习,买电脑主要考虑实用性,大学生如需要PS设计等作图的,或想玩3D游戏,就需要配置高一点的,其他专业学生三四千元买一般像家用电脑配置就能满足学习的需要了。
1、CPU:一般是i5级别的,要求高的i7级别的
内存:4GB以上
显卡:显卡显存1GB,要求高的高的2GB以上
硬盘:500GB-1TB,或250GB固态硬盘。
2、以个人的爱好选品牌,机型尺寸、颜色、重量。
3、在满足上述条件的情况下,考虑性价比。
四、我想如果你手中有适合你用的电脑,那就带上,如果没有,你可现在不买,上学以后再买,上学后看看身边的同学用的是什么电脑,请身边懂电脑的同学帮你买,这样你就能顺利地买到一台自己满意、适合使用、性价比高的爱机。

如果经济条件允许的话,买了是最好。

(1)现在物联网工程基本上都是需要电脑的。物联网是新一代信息技术的一部分。其英文名称是“The Internet of things”。

(2)“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础是互联网,是在互联网基础上的发展的网络;第二,其用户端发展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。

(3)物联网的定义是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

(4)物联网专业的学生应该掌握基础的电脑技术知识,如果能买台电脑,对自己的学习有很大的帮助。

(5)电脑还是必须的,总会用到,但注意不能老玩游戏,要养成良好的学习习惯,学会合理使用电脑,而不是沉迷于游戏日渐消退。


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