RISC-V MCU开发（二）：Si24R1 通信模式调试

目的

通过CSM32RV20开发平台，使用硬件SPI接口与Si24R1进行通信，通信成功后，通过串口打印数据。

实现过程：

1.中断向量表和系统时钟初始化

在IDE里新建项目后，都会包含CLIC_Init()和System_Clock_Init()两个函数。中断向量表初始化，系统中断初始化，用户无需关心。系统时钟初始化函数中，可以方便的选中时钟源、时钟分频系数、外设时钟使能和RC频率选择。

int main(void)
{

    ///----System Init ---------------------------------------------------------------------------------------------
    CLIC_Init();//中断向量表初始化
    System_Clock_Init();//系统时钟初始化
void System_Clock_Init(void)//系统时钟初始化
{
    //时钟源开关
    CMU->SRC_EN  = 1<<1   //RCOSC    bit[1]:0-off, 1-on
                  |1<<0;  //crystal  bit[0]:0-off, 1-on

    //外设和内核时钟来源选择
	CMU->CLK_SEL = 1<<2   //phripheral  bit[3:2]:0-RCOSC, 1-crystal, 2-LSI(3K), 3-reserved
                  |1<<0;  //cpu         bit[1:0]:0-RCOSC, 1-crystal, 2-LSI(3K), 3-reserved

    //设置时钟分频系数
    CMU->CLK_DIV = 0<<10  //RTC         bit[14:10]:0-2, 1-2, 2-2, 3-2, 4-4, 5-4, 6-6, 7-6 ......
                  |0<<5   //phripheral  bit[9:5]:0-1, 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5,......31-31
                  |0<<0;  //CPU         bit[9:5]:0-1, 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5,......31-31

    //外设时钟使能
    CMU->PER_EN  = 1;    //bit[0]:0-off, 1-on

    //RC频率选择
    CMU_RC_DEFAULT->RC_DEFAULT = 0; //bit[0]:0-16MHz, 1-32MHz

}

2.外设初始化

2.1外设初始化（串口）

串口初始化：选中UART1，UART1即可以用作烧录使用（开发板串口默认使用UART1），又可以调用打印，方便数据输出。UART1：PA6:TX1，复用配置AF0（默认）。PA5:RX1，复用配置AF0（默认）。

UART_Init_case1(UART1);   //串口初始化

由于开发板上使用的晶振为32MHz，那么我们设置0x0116<<8串口波特率就是115200

UARTx->CTRL = 0<<25        //接收中断使能: 0-off,1-on
                 |0<<24        //发送中断使能：0-off,1-on
                 |0x0116<<8    //波特率（对应16M时钟）：
                               //0x1a0b-2400,0x0683-9600,0x0341-19200,0x0116-57600,0x008b-115200
                               //0x0045-230400,0x0023-460800,0x0011-921600,0x000d-1128800


                 |1<<6         //模式选择：0-模式0，1-模式1，2/3-模式2
                 |0<<5         //多处理器使能
                 |1<<4         //接收使能
                 |0<<3         //发送数据bit8
                 |0<<2;        //接收数据bit8

2.2外设初始化（SPI）

SPI初始化，选中非中断模式。Si24R1采用四线制SPI，与MCU连接共6根线。Si24R1芯片引脚介绍（MOSI和MISO直接与MCU的硬件SPI对应连接即可，即MOSI与SPI1_MOSI连接）。CE，芯片开启信号，激活 RX 或 TX 模式。CSN，SPI 片选信号。SCK，SPI 时钟信号。MOSI，SPI 输入信号。MISO，SPI输出信号。IRQ，可屏蔽中断信号（可以通过0x00寄存器CONFIG配置屏蔽），低电平有效。

SPI_Init_case1(SPI1);     //SPI初始化,非中断模式

CSM32RV20，硬件SPI1引脚说明：PA2-SPI1_SCK，PA3-SPI1_MISO，PA4_SPI1_MOSI.

  if(SPIx==SPI1)
    {
        //用户自选CSN，软件操作片选信号


        //配置SCK
        GPIO_MODE_Init(GPIOA, PIN2, GPIO_MODE_AF);  //PA2复用模式
        GPIO_AF_Init(GPIOA,  PIN2,  GPIO_AF0);  //PA2复用到SPI1_SCK

        //配置MISO
        GPIO_MODE_Init(GPIOA, PIN3, GPIO_MODE_AF);  //PA3复用模式
        GPIO_AF_Init(GPIOA,  PIN3,  GPIO_AF0);  //PA3复用到SPI1_MISO

        //配置MOSI
        GPIO_MODE_Init(GPIOA, PIN4, GPIO_MODE_AF);  //PA4复用模式
        GPIO_AF_Init(GPIOA,  PIN4,  GPIO_AF0);  //PA4复用到SPI1_MOSI
    }

根据Si24R1的SPI协议，CPHA时钟相位和CPOL的时钟极性(SCK空闲时状态为低电平，上升沿采样下降沿输出），选中SPI模式0。SPI速率选择为8分频-4MHz。使用软件CSN控制

SPIx->CTRL = 0x0<<8     //中断使能：0-关闭，1-开启
                |0x0<<7     //时钟极性：0-低电平，1-高电平
                |0x0<<6     //时钟相位：0-前沿采样，后沿输出，1-前沿输出，后沿采样，
                |0x1<<4     //SPI使能：0-关闭，1-使能
                |0x3;       //时钟分频：0-2分频，1-2分频，2-2分频，3-8分频，4-16分频，5-32分频，6-64分频，其他：64分频

2.3外设初始化（GPIO)

初始化CE,CSN,IRQ

SPI1_CSN_Init_case1();//CFG: CE-GPIO9,CSN-GPIO8,IRQ-GPIO7
void SPI1_CSN_Init_case1(void)//CFG: CE-GPIO9,CSN-GPIO8,IRQ-GPIO7
{
   GPIO_MODE_Init(GPIOA,PIN8,GPIO_MODE_OUTPUT);//CSN
    GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);//CSN=1

    GPIO_MODE_Init(GPIOA,PIN9,GPIO_MODE_OUTPUT);//CE
    GPIO_Write(GPIOA,PIN9,GPIO_RESET);//CE=0

    GPIO_MODE_Init(GPIOA,PIN7,GPIO_MODE_INPUT);//IRQ

}

2.4外设初始化（中断）

中断IRQ引脚，开发板上选择为PA7。

  GPIO_EXIT_Init_case4(GPIOA, PIN7);//检测下降沿
   Interrupt_Enable(EXIT9_5_int_ID);//CLIC使能EXIT中断
   SYS_Interrupt_Enable(); CLIC开总中断
void GPIO_EXIT_Init_case4(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint8_t PINx)//检测下降沿
{
    GPIO_MODE_Init(GPIOx, PINx, GPIO_MODE_INPUT);
    GPIO_EXIT_MODE_Init(GPIOx, PINx, GPIO_EXIT_FALLING);
    GPIO_PULL_Init(GPIOx, PINx, GPIO_PULLUP);  //内部上拉
    GPIO_INTER_enable(GPIOx, PINx);   //GPIO 中断使能
}

中断处理函数：

void EXIT9_5_IRQHandler(void)
{

    if(EXTI->ISR&(0x1<<7)) //外部中断 PA7
    {

        IRQ_flag=1;
        EXTI->ISR |= 0x1<<7;
        //IRQ Handler......
    }

3.Si24R1通信模式介绍

Si24R1通信模式有两种，一种是Si24R1通信模式，一种是兼容模式，两者的区别就在于是否有包控制字，包控制可以实现动态负载长度，ACK通信，ACKPAYLAOD通信等。

Si24R1通信模式：

兼容模式：

4.Si24R1模块

5. SPI函数

SPI读写函数：SPI1读写一个字节

uint8_t spi_rw_byte(uint8_t byte)
{
    uint8_t a;
    SPI_Transceive(SPI1,&byte,&a,1);
    return  a;
}

SPI写寄存器：写数据value到reg寄存器，同时返回寄存器值

uint8_t spi_rw_reg(uint8_t reg,uint8_t value)
	{
		uint8_t status;

		reg |= W_REGISTER ;                        //写寄存器命令

        GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);
		status=spi_rw_byte(reg);            	//选择寄存器，同时返回状态字
		spi_rw_byte(value);
        GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);

		return status;                //返回状态寄存器
	}

SPI读寄存器：

//========从reg寄存器中读一个字节的数据========
uint8_t spi_rd_reg(uint8_t reg)
{
	uint8_t value;

	reg |= R_REGISTER ;       //读寄存器命令
	GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);
    spi_rw_byte(reg);
	value = spi_rw_byte(0);         //从该寄存器中读数据
    GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);

	return (value );		     //返回状态寄存器
}

SPI读BUFF:

//函数：spi_read_buf()
//功能：从reg寄存器读出bytes个字节，通常用来读取接收通道数据 或 接收/发送地址
//=====================================================================================
uint8_t spi_read_buf(uint8_t reg, uint8_t *pBuf, uint8_t bytes)
{

		uint8_t status;
		uint8_t i;
		reg |= R_REGISTER;
    GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);
  	status  = spi_rw_byte(reg);                      // 选择寄存器，同时返回状态字
  	for(i = 0; i < bytes; i++)
    {
   		pBuf[i] = spi_rw_byte(0);    // 逐个字节从Si24R1读出
	}
  	GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);                             // CSN拉高，结束数据传输
  	return(status);             	              // 返回状态寄存器
}

SPI写BUFF：

//函数：spi_write_buf()
//功能：把pBuf缓存中的数据写入到Si24R1，通常用来写入发射通道数据 或 接收/发送地址
//=====================================================================================
uint8_t spi_write_buf(uint8_t reg, uint8_t *pBuf, uint8_t bytes)
{
		uint8_t status, i;
		reg |= W_REGISTER;
  	GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_RESET);                            // CSN置低，开始传输数据
  	status 	= spi_rw_byte(reg);      // 选择寄存器，同时返回状态字
  	for(i = 0; i < bytes; i++)
    {
   		spi_rw_byte(pBuf[i]);        // 逐个字节写入Si24R1
	}
  	GPIO_Write(GPIOA,PIN8,GPIO_SET);       // CSN拉高，结束数据传输
  	return(status);             	 // 返回状态寄存器
}

6.TX_mode和RX_mode配置

TX_mode: CE拉低后，配置发射地址、发射地址宽度、射频信道、传输速率，发射功率，配置发射模式、CRC、清除STATUS寄存器的标志位！！！（可能在调试程序或者异常退出，没有清除STATUS，但是芯片没断电，可能IRQ的电平一直为低，最好就在初始化时清除STATUS寄存器的标志位。

spi_rw_reg(STATUS,0xff);
//Si24R1 NOACK 发射模式
void Si24R1_Tx_Mode(void)
{
	GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_RESET);

    spi_write_buf(TX_ADDR, TX_ADDRESS, 5); // 写入发送地址
	spi_rw_reg(FEATURE, 0x01); // 使能 W_TX_PAYLOAD_NOACK 命令

	spi_rw_reg(SETUP_AW, 0x03); // 5 byte Address width
	spi_rw_reg(RF_CH, 2); // 选择射频通道0x40
	spi_rw_reg(RF_SETUP, 0x0f); // 数据传输率 2Mbps
	spi_rw_reg(CONFIG, 0x0e); //配置为发射模式、CRC 为 2Bytes
    spi_rw_reg(STATUS,0xff);
	//GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_SET);
}

RX_mode: 发射端的配置与接收端的配置一致即可

//Si24R1 NOACK 接收模式
void Si24R1_Rx_Mode(void)
{
	GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_RESET);

	spi_write_buf(RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, 5); // 写入接收地址
//	spi_rw_reg(FEATURE, 0x01); // 使能 W_TX_PAYLOAD_NOACK 命令
	spi_rw_reg(EN_RXADDR , 0x01); // 使能接收通道
	spi_rw_reg(RF_CH, 2); // 选择射频通道0x40
	spi_rw_reg(RX_PW_P0 ,TX_PLOAD_WIDTH ); // 设置接收通道0负载数据宽度
	spi_rw_reg(SETUP_AW, 0x03);  						 		// 5 byte Address width
	spi_rw_reg(RF_SETUP, 0x0f); // 数据传输率 2Mbps
	spi_rw_reg(CONFIG, 0x0f); //配置为接收方、RC 为 2Bytes
	spi_rw_reg(STATUS,0xff);
//
//	GPIO_Write(GPIOa,CE_Pin,GPIO_SET);
}

Si24R1_TxPacket():发射函数，主要是给TX_FIFO填充数据，CE拉高后就会发射出去。其中要注意：发射前最好擦除FIFO，再填写FIFO，这样对异常的数据发送可以起到一定的屏蔽作用，否则可能会陷入始终发上一包写入数据的怪圈。等到IRQ下降沿中断后，判断是否为发射完成中断，完成即返回TX_OK；

uint8_t Si24R1_TxPacket()
{
	uint8_t sta;
	uint8_t TX_BUF[TX_PLOAD_WIDTH] = {0,7,7,5,8,5,2,1};
	IRQ_flag=0;
    spi_rw_reg(FLUSH_TX,0xff);
    spi_rw_reg(FLUSH_RX,0xff);
	//GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_RESET);
	//使用NOACK模式时，应使用命令 W_TX_PAYLOAD_NOACK
	spi_write_buf(W_TX_PAYLOAD_NOACK,TX_BUF,TX_PLOAD_WIDTH);//写数据到TX BUF

  //	spi_write_buf(W_TX_PAYLOAD,TX_BUF,TX_PLOAD_WIDTH);//写数据到TX BUF
 	GPIO_Write(GPIOA,CE_Pin,GPIO_SET);//启动发送
 	Delay32M_us(10);
	while(0==IRQ_flag)
	{
        NOP;     //切记一定得加NOP指令，由于GCC编译器优化问题，程序会只调用一次中断标志。

	}//等待发送完成
	IRQ_flag=0;
	sta = spi_rd_reg(STATUS);        // 返回状态寄存器
	spi_rw_reg(W_REGISTER+STATUS,sta); //清除TX_DS或MAX_RT中断标志
	if(sta&MAX_RT)//达到最大重发次数
	{
		spi_rw_reg(FLUSH_TX,0xff);//清除TX FIFO寄存器
		return MAX_RT;
	}
	if(sta&TX_OK)//发送完成
	{
		return TX_OK;
	}
	return 0xff;//其他原因发送失败
}

其中，需要注意的是：在等待中断的标志IRQ_flag时，如果直接判断，由于GCC编译器优化，我们利用IDE的反汇编功能，查看下两者的区别：

while(0==IRQ_flag);

while(0==IRQ_flag)
	{
        NOP;    
	}

7.通信判断

main（）函数中，调用Si24R1_TxPacket();函数，判断返回值是否为发射完成TX_OK标志，闪灯+打印即可。打印这里，虽然库函数里有printf（）和ee_printf(),都支持，但是推荐使用ee_printf()函数，这个是简化版的printf函数(而不是C运行库中提供的printf函数)，以此生成的代码体积就会更小。

      sta=Si24R1_TxPacket( );
        Delay32M_ms(500);

        if(sta==TX_OK)
        {
        GPIO_Write(GPIOA,PIN10,GPIO_RESET);
        Delay32M_ms(500);
        GPIO_Write(GPIOA,PIN10,GPIO_SET);
        ee_printf("Hello,IC农民\r\n");
        }
        else
            Delay32M_ms(20);

	}

总结

1.注意在等中断IRQ产生后的IRQ_flag时，需要对while(0==IRQ_flag)处理时，在函数里加入一个NOP指令，以此规避GCC编译器优化的问题造成IRQ_flag只判断一次。

2.使用ee_printf（）函数,减少代码体积。

3. 在程序里有使能中断时，在使能单个中断后，需要开启中断总开关，否则会出现无法进入中断！！。例如：

  Interrupt_Enable(EXIT9_5_int_ID);//CLIC使能EXIT中断
   SYS_Interrupt_Enable(); CLIC开总中断

那么，这里，硬件SPI，串口打印，GPIO中断等外设就操作完了。

审核编辑：汤梓红