很楠不爱3

这个屌丝很懒，什么也没留下！

热门标签

SPI协议+中断_spi中断

作者：很楠不爱3 | 2024-06-13 11:31:06

踩

spi中断

1.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、时钟线、串行输出数据线、串行输入数据线。

（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信号线由高到低，是SPI通信的起始信号

结束信号：NSS信号线由低到高，是SPI通信的停止信号

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。

1.4 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

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

2.中断系统

2.1 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

2.2 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。

关于并行化解释：

在STM32中，程序的并行化是指通过使用中断机制，使得当发生突发事件时，可以立即处理该事件，而不需要等待当前正在执行的程序完成。

传统的程序执行方式是顺序执行，即按照代码的顺序逐行执行。这种方式存在一个问题，即当程序执行某个任务时，如果发生了突发事件，程序需要等待当前任务执行完毕才能响应事件。这可能导致事件处理延迟，影响系统的响应速度。

而使用中断机制可以解决这个问题。当发生突发事件时，比如外部输入信号触发的中断，系统会立即打断当前正在执行的程序，转而执行与该事件相关的中断服务函数。中断服务函数可以快速响应事件并处理相应的逻辑，而无需等待当前任务的完成。

通过这种方式，程序的执行可以在某个任务被打断的同时，立即响应其他突发事件。这样就实现了程序的并行化处理，提高了系统的响应速度和效率。

为什么提高效率？

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

2.3 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

老师正在讲课（正在执行的主程序）

班主任叫我去开会（产生一个外部中断信号）

暂停讲课，暂停录屏（压栈保护现场）

根据会议室的门牌号开会（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）

回到教室打开会议、继续上课（恢复现场、继续执行主程序）

2.4 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。

2.5 NVIC

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

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）

支持中断向量化处理

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。