为什么我只在从STM32F407G-Disc1 MCU上的LIS3DSH加速度计读取时得到0xFF?

Question

所以我正在学习嵌入式开发，最近我学习了SPI的基础知识。作为一个项目，我想仅使用 CMSIS 接头与 STM32F407G-DISC1 板上的LIS3DSH加速度计进行通信。

我在下面粘贴了整个代码，但我会先解释一下，因为没有人想阅读所有这些代码。

作为参考，这些是通过SPI进行通信所需的引脚(根据MCU的数据表(：

• PA5 - SPI1_SCK
• PA7 - SPI1_MOSI
• PA6 - SPI1_MISO
• PE3 - CS_I2C/SPI

以下是我在代码中采取的步骤：

1. 已使用 AHB1ENR 寄存器启用 GPIOA 和 GPIOE 的时钟。
2. 对于GPIOA，我将三个引脚设置为备用功能，输出为推挽，速度低，无上拉/下拉，并将备用功能配置为SPI。
3. 对于 GPIOE，将其设置为 GPIO 模式、推挽、低速、上拉，然后将其设置为高(如写入 BSSR 寄存器(。
4. 已使用APB2ENR寄存器启用SPI时钟。
5. 配置SPI1：首先禁用它，启用2线单向模式，将波特率设置为fPCL/16，因为APB2外设时钟为84MHz，加速度计的最大时钟为10MHz。然后将时钟相位和极性设置为1。8位数据帧，MSB优先，启用软件从站管理，并启用主配置。最后，启用 SPI1。
6. 完成所有这些之后，我将0x63传输到加速度计的0x20寄存器。这会将输出速率设置为 100Hz，并启用 x 和 y 轴。我不知道这是否真的有效。我假设这是因为当我检查 SPI 状态寄存器时 TX 缓冲区为空。
7. 然后为了测试我是否可以接收，我尝试从加速度计的WHO_AM_I寄存器中获取数据。但是我只在调试时看到垃圾数据(0xFF(。

我用谷歌搜索过为什么会这样，很多人认为时钟极性和相位可能不正确。但是，我已经检查了多次，并且我相当确定我正确配置了它。

我试过设置中断。在中断期间，即使 RXNE(RX 缓冲区不为空(为 true，它仍然只读取0xFF。我很困惑为什么会发生这种情况。

代码如下。起点是accelerometer_init().从WHO_AM_I寄存器读取数据turn_on_accelerometer()。

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "stm32f4xx.h"
#include "accelerometer.h"
static void gpio_clock_enable(void);
static void gpio_a_init(void);
static void gpio_e_init(void);
static void accelerometer_clock_enable(void);
static void configure_accelerometer(void);
static void pull_slave_high(void);
static void pull_slave_low(void);
static void turn_on_accelerometer(void);
static void wait_till_transmit_complete(void);
static void transmit_only(uint8_t address, uint8_t data);
static void receive_dummy_data(void);
void accelerometer_init(void) {
gpio_clock_enable();
gpio_a_init();
gpio_e_init();
accelerometer_clock_enable();
configure_accelerometer();
turn_on_accelerometer();
}
void gpio_clock_enable(void) {
RCC_TypeDef *rcc = RCC;
rcc->AHB1ENR |= (1 << 0) | (1 << 4);
}
void gpio_a_init(void) {
GPIO_TypeDef *gpio_a = GPIOA;
// Reset mode and set as alternate function
gpio_a->MODER &= ~(0x3 << 10) & ~(0x3 << 12) & ~(0x3 << 14);
gpio_a->MODER |= (0x2 << 10) | (0x2 << 12) | (0x2 << 14);
// Set output to PP
gpio_a->OTYPER &= ~(1 << 5) & ~(1 << 6) & ~(1 << 7);
// Set speed to low
gpio_a->OSPEEDR &= ~(0x3 << 10) & ~(0x3 << 12) & ~(0x3 << 14);
// Set to no pull-up / pull-down
gpio_a->PUPDR &= ~(0x3 << 10) & ~(0x3 << 12) & ~(0x3 << 14);
// Reset alternate function and set to SPI
gpio_a->AFR[0] &= ~(0xF << 20) & ~(0xF << 24) & ~(0xF << 28);
gpio_a->AFR[0] |= (0x5 << 20) | (0x5 << 24) | (0x5 << 28);
}
void gpio_e_init(void) {
GPIO_TypeDef *gpio_e = GPIOE;
// Set as general purpose output mode
gpio_e->MODER &= ~(0x3 << 6);
gpio_e->MODER |= (1 << 6);
// Set as push pull
gpio_e->OTYPER &= ~(1 << 3);
// Set as low speed
gpio_e->OSPEEDR &= ~(0x3 << 6);
// Set to pull up
gpio_e->PUPDR &= ~(0x3 << 6);
gpio_e->PUPDR |= (1 << 6);
// Set it high
pull_slave_high();
}
void accelerometer_clock_enable(void) {
RCC_TypeDef *rcc = RCC;
rcc->APB2ENR |= (1 << 12);
}
void configure_accelerometer(void) {
SPI_TypeDef *spi_1 = SPI1;
// First disable it while we configure SPI
spi_1->CR1 &= ~(1 << 6);
// 2-line unidirectional data mode enabled
spi_1->CR1 &= ~(1 << 15);
// Reset baud rate and set to fPCLK/16
// because APB2 peripheral clock currently is 84 MHz
// and the max clock of the accelerometer is 10 MHz.
spi_1->CR1 &= ~(0x7 << 3);
spi_1->CR1 |= (0x3 << 3);
// Set clock phase to 1
spi_1->CR1 |= (1 << 0);
// Set clock polarity to 1
spi_1->CR1 |= (1 << 1);
// 8 bit data frame format
spi_1->CR1 &= ~(1 << 11);
// MSB first
spi_1->CR1 &= ~(1 << 7);
// Software slave management enabled
spi_1->CR1 |= (1 << 9);
spi_1->CR1 |= (1 << 8);
// Master configuration enabled
spi_1->CR1 |= (1 << 2);
// SS output enabled
//    spi_1->CR2 |= (1 << 2);
// Enable SPI
spi_1->CR1 |= (1 << 6);
// Wait a little bit for accelerometer to turn on
for (int i=0; i<1000000; i++);
}
void pull_slave_high(void) {
// Wait until SPI is no longer busy
SPI_TypeDef *spi_1 = SPI1;
while ((spi_1->SR >> 7) & 1);
GPIO_TypeDef *gpio_e = GPIOE;
gpio_e->BSRR |= (1 << 19);
}
void pull_slave_low(void) {
// Wait until SPI is no longer busy
SPI_TypeDef *spi_1 = SPI1;
while ((spi_1->SR >> 7) & 1);
GPIO_TypeDef *gpio_e = GPIOE;
gpio_e->BSRR |= (1 << 3);
}
void turn_on_accelerometer(void) {
// Set output data rate to 100Hz
// and enable X-axis, Y-axis.
transmit_only(0x20, 0x63);
receive_dummy_data();
// Temp test checking the WHO_AM_I register on the accelerometer.
SPI_TypeDef *spi_1 = SPI1;
pull_slave_low();
wait_till_transmit_complete();
uint8_t address = 0x0F | 0x80;
spi_1->DR = address;
wait_till_transmit_complete();
while (true) {
volatile bool is_busy = (spi_1->SR >> 7) & 1;
volatile bool is_rx_buffer_not_empty = (spi_1->SR >> 0) & 1;
if (!is_busy && is_rx_buffer_not_empty) {
break;
}
}
volatile uint32_t data = spi_1->DR;
pull_slave_high();
}
/*
* Transmit is synchronous.
*/
void transmit_only(uint8_t address, uint8_t data) {
SPI_TypeDef *spi_1 = SPI1;
// Select the accelerometer as the slave
pull_slave_low();
// Wait till transmit buffer is ready
wait_till_transmit_complete();
spi_1->DR = address;
// Wait till transmit buffer is ready
wait_till_transmit_complete();
spi_1->DR = data;
// Wait till transmit buffer has been read
wait_till_transmit_complete();
// Deselect the slave
pull_slave_high();
}
void wait_till_transmit_complete(void) {
SPI_TypeDef *spi_1 = SPI1;
while (true) {
volatile bool is_busy = (spi_1->SR >> 7) & 1;
volatile bool is_transmit_buffer_empty = (spi_1->SR >> 1) & 1;
if (!is_busy && is_transmit_buffer_empty) {
break;
}
}
}
void receive_dummy_data(void) {
SPI_TypeDef *spi_1 = SPI1;
spi_1->DR;
spi_1->SR;
}

Answer 1

您错误地使用 SPI。

这条总线的工作方式是这样的：

• 主站 (MCU( 以 MOSI 格式发送字节
• 同一 (！( 时间从属机 (LIS( 在 MISO 行中发送字节。此刻奴隶不知道，字节主控到底转移给它什么。

要传输一个字节，您应该：

• 数据寄存器中的写入字节
• 等待转移完成
• 读取数据寄存器

因此，为了读取寄存器WHO_AM_I我们得到下一个序列：

• 初始化 SPI
• 刷新数据寄存器(只需读取 SPI->DR(
• 发送命令
• 等
• 读取虚拟数据(您的0xFF(
• 写第二个字节(0x00或0xFF，没关系(
• 等
• 阅读 LIS 的正确答案