原创SPI双机通信，分频系数受限求助

bleemcs

最近自己写了一个SPI双机通信的工程，遇到了点问题。
需求：两块stm32f4的板子通过SPI进行全双工通信，主机可以向从机写入数据或者读取数据。设计方案：
主机写入从机：发送包含实际数据的完整帧，发送完后等待从机的确认字节，完成任务；
主机读取从机：发送包含所要数据的信息的指令帧，从机接收到后准备好包含实际数据的完整帧，在主机的驱动下返回；
主机采用软件片选，从机采用硬件片选。（这一块花了蛮久时间搞懂）
整个机制建立在中断基础上：主机初始化时仅使能接收中断，从机初始化时使能发送接收中断，所以从机初始化后会立即向发送缓冲区填入一个字节。当主机想要发送一帧时，在准备好实际的数据后，使能发送中断就可以将整个帧数据逐字节的发送出去。
问题描述：
初始化时分频系数最低到16可以正常工作，但4和8均会出现丢失数据导致无法正常通信。
主从机代码采用预编译的方式写在同一个工程中，下面贴代码

bleemcs

void SPI_INIT()
{
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
        SPI_InitTypeDef   SPI_InitStructure;
        NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStructure;
        SPI_RCC_ENABLE;
        SPI_GPIO_RCC_ENABLE;                       
#ifdef Master                        //主机软件片选
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SPI_SCLK|SPI_MISO|SPI_MOSI;        //复用初始化
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;                                                                                       
        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN;
       
        GPIO_PinAFConfig(SPI_GPIO,SPI_MOSI_AF,SPI_AF);                                                       
        GPIO_PinAFConfig(SPI_GPIO,SPI_MISO_AF,SPI_AF);
        GPIO_PinAFConfig(SPI_GPIO,SPI_SCLK_AF,SPI_AF);
        GPIO_Init(SPI_GPIO, &GPIO_InitStructure);
       
        SOFT_NSS_GPIO_RCC_ENABLE;                                                        //软件片选另外指定一个GPIO口初始化为输出
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SOFT_NSS_PIN;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
        GPIO_Init(SOFT_NSS_GPIO, &GPIO_InitStructure);
#endif
#ifdef Slave                                //从机硬件片选
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SPI_HARD_NSS|SPI_SCLK|SPI_MISO|SPI_MOSI;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;                                                                                       
        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
        GPIO_Init(SPI_GPIO, &GPIO_InitStructure);
        GPIO_PinAFConfig(SPI_GPIO,SPI_MOSI_AF,SPI_AF);                                                       
        GPIO_PinAFConfig(SPI_GPIO,SPI_MISO_AF,SPI_AF);
        GPIO_PinAFConfig(SPI_GPIO,SPI_SCLK_AF,SPI_AF);
        GPIO_PinAFConfig(SPI_GPIO,SPI_NSS_AF,SPI_AF);
#endif
        RCC_APB2PeriphResetCmd(User_SPI_RCC, ENABLE);                                                       
        RCC_APB2PeriphResetCmd(User_SPI_RCC, DISABLE);                                                       

        SPI_InitStructure.SPI_Direction= SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;       
        SPI_InitStructure.SPI_DataSize= SPI_DataSize_8b;                                                       
        SPI_InitStructure.SPI_CPOL= SPI_CPOL_High;                                                                       
        SPI_InitStructure.SPI_CPHA= SPI_CPHA_1Edge;                                                                       
        SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8;                        //8分频会出现丢字节
        SPI_InitStructure.SPI_FirstBit= SPI_FirstBit_MSB;                                                       
        SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial= 7;                                                                               
#ifdef Master
        SPI_InitStructure.SPI_Mode= SPI_Mode_Master;       
        SPI_InitStructure.SPI_NSS= SPI_NSS_Soft;               
        SPI_SSOutputCmd(User_SPI, ENABLE);               
#endif               
#ifdef Slave               
        SPI_InitStructure.SPI_Mode= SPI_Mode_Slave;               
        SPI_InitStructure.SPI_NSS= SPI_NSS_Hard;               
        SPI_SSOutputCmd(User_SPI, DISABLE);               
#endif               
        SPI_Init(User_SPI, &SPI_InitStructure);               
                       
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = User_SPI_IRQ;                                       
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;               
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;               
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);               
                       
        SPI_I2S_ITConfig(User_SPI,SPI_I2S_IT_RXNE, ENABLE);        //主机只使能接收中断
#ifdef Slave               
        SPI_I2S_ITConfig(User_SPI,SPI_I2S_IT_TXE, ENABLE);        //从机同时使能接收中断
#endif

        SPI_Cmd(User_SPI, ENABLE);       
        SPI_StructureInit();                //代码中结构体的初始化
#ifdef Master       
        SOFT_NSS_OUTPUT=0;                        //主机片选拉低
#endif
}

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//SPI中断
void SPI1_IRQHandler(void)
{
        //发送中断
  if(SPI_I2S_GetFlagStatus(User_SPI, SPI_I2S_FLAG_TXE) != RESET)
        {
                switch(SPI_Structure.state)
                {
                        case READY:
                                SPI_I2S_SendData(User_SPI, SPI_Structure.response);
                                break;
                        case COMMANDING:
                                #ifdef Master                                               
                                        SPI_SendCmdM();                        //主机逐字节发送指令帧
                                #endif
                                #ifdef Slave
                                        SPI_SendCmdReplyS();        //从机在接收主机指令时发送的无效字节
                                #endif
                                break;
                        case COMMANDED:
                                #ifdef Master
                                        SPI_RecvFrameReplyM();        //主机在读取从机数据时发送的无效字节
                                #endif
                                #ifdef Slave       
                                        SPI_SendFrameS();                //从机逐字节发送数据帧       
                                #endif                       
                                break;
                }
        }
        //接收中断
        if(SPI_I2S_GetFlagStatus(User_SPI, SPI_I2S_FLAG_RXNE) != RESET)
        {
                u8 data = SPI_I2S_ReceiveData(User_SPI);
                #ifdef Master
                        SPI_RecvDataM(data);                //主机接收从机的字节并解包
                #endif
                #ifdef Slave
                        SPI_RecvDataS(data);                //从机接收主机的字节并解包
                #endif
        }
}

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主机供外部调用的函数

//供外部调用的主机发送函数
void SPI_MasterSend(u8 ms,SPI_COMState func,u16 base,u8 len)
{
        SPI_ExportData(ms,func,base,len);                //准备实际帧
        SPI_SendStartUp();                        //开始发送
}
//开始发送函数
void SPI_SendStartUp()
{
        if(!SPI_Structure.SPI_SendCmdHolder.valid) return;       
        SPI_Structure.state=COMMANDING;               
        SPI_Structure.com=SPI_Structure.SPI_SendCmdHolder.func;       
        SPI_Structure.sendIndex=0;               
        //以上为更新SPI结构体状态
        SPI_I2S_ITConfig(User_SPI,SPI_I2S_IT_TXE, ENABLE);        //使能发送中断后立即开始发送数据
}

bleemcs

关于片选我也是看了很久才搞明白是什么意思。之前为了让自己印象深一些写了个博客：https://blog.csdn.net/weixin_40185666/article/details/89297107。目前双机通信，主机读写我都已经实现了，问题就在于使用8分频或者4分频会出错，按道理SPI的通信在4分频21Mhz下应当是可以的，请问大家有什么修改的建议么？

bleemcs

这是硬件连接图，会不会和这个也有关系

peng1554

帮顶~~

bleemcs

这是我的工程，默认使用stm32f407zg，主从切换在spi.h中调整宏定义即可，led和key中可能有一些宏定义需要修改；主机默认使用的是正点原子探索者，按键中断开启一次主机读写任务。经过简单的测试在16分频下能够正常工作。其中有关于通信解包的内容，我使用的通信协议如下：
帧头 1Byte：0x24
收发方 1Byte：0x48/0x84代表是主机给从机或从机给主机
功能码 1Byte：0xA1主机读，0xA2主机写
数据长度 1Byte：主机写时代表帧中的payload长度，主机读时代表想要读回的字节长度
基地址 2Byte：主从机背后有一个相同的数据结构体，数据读取主要是在这两个结构体之间的数据交换
实际数据（主机写时会有，主机读时无此项）
待定功能字节 1Byte
校验和 1Byte

目前测试过16分频下读写正常，但8分频开始就会丢字节，不稳定，会不会是我本身的中断机制设计的不行或者是我的硬件连接太简陋？中断机制在上面有简单的介绍，硬件连接发了图.感谢大家！

bleemcs

peng1554 发表于 2019-4-28 22:00
帮顶~~

感谢！

林深见鹿

请问使用的什么工具观察波形的？

林深见鹿

请问发送的数据是多少。本人使用逻辑分析仪进行观察，但是每次数据都不一样。

林深见鹿

已解决，....

zhangbing12304

林深见鹿 发表于 2019-10-16 09:30
已解决，从CSDN来的

怎么解决的亲

zhangbing12304

帮楼主顶顶，SPI这块问题一直层出不穷。

林深见鹿

zhangbing12304 发表于 2019-10-16 13:48
怎么解决的亲

你这一问，没法回答的。亲，你要描述自己遇到的问题，才能帮你看看啊。

王鲁豫

林深见鹿 发表于 2019-10-21 15:23
你这一问，没法回答的。亲，你要描述自己遇到的问题，才能帮你看看啊。

你好，我现在SPI双机通信，主机每5MS向从机发送32个字节的数据，从机在接收20个字节的数据后就无法进入接收中断服务函数，并且从机接收到的数据会错位，类似会漏掉几个字节这样。请问有什么方法么。

林深见鹿

王鲁豫 发表于 2019-11-5 11:50
你好，我现在SPI双机通信，主机每5MS向从机发送32个字节的数据，从机在接收20个字节的数据后就无法进入接 ...

你是用什么观察波形的？采样频率设置正确吗？

simms01

估计你把杜邦线 屏蔽一下 或者弄短2/3  就有改善  SCK和SI 高速通讯下面的波形传输同步问题   用带屏蔽的三芯线 弄短一些 直接焊接在排针上应该也会有改善


刚中午又看了下程序，发现处理判断回复都是在中断干了。速度快了肯定丢数据。 中断不要干活 只设置标志。收到一个存一个到内存，收完了设置完成标记 大循环再判断收到啥东西了 该不该回复。