STM32CubeMX SPI 이론과 실습

SPI란?

SPI(Serial Peripheral Interface)

:  Motorola에 의해 개발된 full-duplex 통신 이 가능한 동기 통신 규격

full-duplex 통신 : 전이중 통신. 데이터의 송신과 수신이 동시에 가능한 통신

⦁ Master-Slave 방식으로 동작하며 하나의 Master와 하나 이상의 Slave가 연결되는 구조
⦁  Master에 의해 클럭이 출력되며 클럭에 의해 동기화된 직렬 통신 방식
⦁ 4개의 신호로 구성(SCLK, MOSI, MISO, NSS)

⦁ SPI의 구성 핀 설명
    ∘ SCLK : Master에서 출력하는 Slave와 동기화하기 위한 클럭 핀
    ∘ MOSI : Master Output Slave Input. Master에서는 출력, Slave에서는 입력으로 사용하는 핀
    ∘ MISO : Master Input Slave Output. Master에서는 입력, Slave에서는 출력으로 사용하는 핀
    ∘ NSS : Master에서 통신할 하나의 Slave를 선택하는 핀

STM32L0 SPI 통신의 특징

• Master 또는 Slave 모드로 동작

• Full-duplex / Half-duplex / Simple synchronous 전송 가능

• 8-bit / 16-bit transfer frame format 선택

• MSB-First 또는 LSB-First shifting으로 Data 전송 순서 설정 가능

• Clock Polarity와 Phase 설정 가능

Clock Polarity와 Phase 제어

• CPOL(Clock Polarity)
• CPOL - 0 : Idle 상태에서 clock의 극성이 LOW
• CPOL - 1 : Idle 상태에서 clock의 극성이 HIGH
• CPHA(Clock Phase)
• CPHA - 0 : clock의 첫번째 edge에서 전송된 첫번째 data를 capture
• CPHA - 1 : clock의 두번째 edge에서 전송된 첫번째 data를 capture

STM32F407VET6 보드를 이용한 SPI 통신 구현

• SPI 채널 세팅
• SPI2 채널과 SPI3 채널 사이의 통신 구현
• SPI2의 모드를 전이중 통신이 가능한 Full-Duplex Master로 세팅
• SPI3의 모드를 전이중 통신이 가능한 Full-Duplex Slave로 세팅

• SPI 채널 세팅 결과 설정된 핀
• SPI2
• SPI2_MISO : PC2
• SPI2_MOSI : PC3
• SPI2_SCLK : PB10
• SPI3
• SPI3_MISO : PC11
• SPI3_MOSI : PC12
• SPI3_SCLK : PC10

※ Slave는 하나이므로 NSS 핀은 필요 없음

•  SPI Configuration
  

• Configuration 탭에서 SPI2, SPI3에 대한 Configuration하기

• SPI2, SPI3 Configuration

• DMA Settings 탭에서 Add 버튼 클릭하여 각각 RX, TX 핀 DMA_REQUEST에 추가

• Hardware 설정

• SPI2와 SPI3의 각각의 MOSI, MISO, SCLK 핀을 서로 연결해준다.

• PC2(SPI2_MISO) - PC11(SPI3_MISO)

• PC3(SPI2_MOSI) - PC12(SPI3_MOSI)

•  PB10(SPI2_SCLK) - PC10(SPI3_SCLK)

• Code

Master와 Slave에서 전송할 데이터인 Tx Buffer

/* Master, Slave Tx Buffer*/ uint8_t master_buffer_tx[] = "STM32F4 SPI Master Tx"; uint8_t slave_buffer_tx[] = "STM32F4 SPI Slave Tx";

Tx Buffer의 Size

#define COUNTOF(__BUFFER__) (sizeof(__BUFFER__) / sizeof(*(__BUFFER__))) #define SLAVE_TX_SIZE (COUNTOF(slave_buffer_tx)) #define MASTER_TX_SIZE (COUNTOF(master_buffer_tx))

Master와 Slave에서 수신할 데이터인 Rx Buffer

/* Master, Slave Rx Buffer*/ uint8_t master_buffer_rx[SLAVE_TX_SIZE]; uint8_t slave_buffer_rx[MASTER_TX_SIZE];

시작을 위한 시작 버튼(PE4) 폴링 체크

/* Wait for the button event*/ while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_4) != GPIO_PIN_RESET);

Master에서 Transmit, Slave에서 Receive하기

/* Receive the data from SPI2-Master*/ if(HAL_SPI_Receive_DMA(&hspi3, (uint8_t*)slave_buffer_rx, MASTER_TX_SIZE) != HAL_OK) { /* Error Handler*/ } /* Send the data to SPI3-Slave*/ if(HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi2, (uint8_t*)master_buffer_tx, MASTER_TX_SIZE) != HAL_OK) { /* Error Handler*/ }

데이터 송수신이 완료되었는지 확인

/* Check the SPI tx, rx state*/ while(HAL_SPI_GetState(&hspi3) != HAL_SPI_STATE_READY); while(HAL_SPI_GetState(&hspi2) != HAL_SPI_STATE_READY);

Slave에서 Transmit, Master에서 Receive하기

/* Send the data to SPI2-master*/ if(HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi3, (uint8_t*)slave_buffer_tx, SLAVE_TX_SIZE) != HAL_OK) { /* Error Handler*/ } /* Receive the data to SPI3-slave*/ if(HAL_SPI_Receive_DMA(&hspi2, (uint8_t*)master_buffer_rx, SLAVE_TX_SIZE) != HAL_OK) { /* Error Handler*/ }

데이터 송수신이 완료되었는지 확인

/* Check the SPI tx, rx state*/ while(HAL_SPI_GetState(&hspi3) != HAL_SPI_STATE_READY); while(HAL_SPI_GetState(&hspi2) != HAL_SPI_STATE_READY);

데이터 송수신 후 LED(PA6) Toggle

/* Infinite loop*/ /* USER CODE BEGIN WHILE*/ while(1) { /* USER CODE END WHILE*/ /* USER CODE BEGIN 3*/ /* verify the transmission completion using LED*/ HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_6); HAL_Delay(500); } /* USER CODE END 3*/