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SPI接口

发送流程

STM32F10xxx参考手册

当外部主设备发送时钟信号，并且当NSS_WS信号请求传输数据时，发送流程开始。必须先使能从设备，并且写入I2S数据寄存器之后，外部主设备才能开始通信。

对于I2S的MSB对齐和LSB对齐模式，第一个写入数据寄存器的数据项对应左声道的数据。当开始通信时，数据从发送缓冲器传送到移位寄存器，然后标志位TXE置为’1’；这时，要把对应右声道的数据项写入I2S数据寄存器。

标志位CHSIDE提示了目前待传输的数据对应哪个声道。与主模式的发送流程相比，在从模式中，CHSIDE取决于来自外部主I2S的WS信号。这意味着从I2S在接收到主端生成的时钟信号之前，就要准备好第一个要发送的数据。WS信号为’1’表示先发送左声道。

注意： 设置I2SE位为’1’的时间，应当比CK引脚上的主I2S时钟信号早至少2个PCLK时钟周期。

当发出第一位数据的时候，半字数据并行地通过I2S内部总线传输至16位移位寄存器，然后其它位依次按高位在先的顺序从引脚MOSI/SD发出。每次数据从发送缓冲器传送至移位寄存器时，标志位TXE置’1’，如果寄存器SPI_CR2的TXEIE位为’1’，则产生中断。

注意，在对发送缓冲器写入数据前，要确认标志位TXE为’1’。 写入数据的操作取决于所选中的I2S标准，详见23.4.2节。

为了保证连续的音频数据传输，建议在当前传输完成之前，对寄存器SPI_DR写入下一个要传输的数据。如果在代表下一个数据传输的第一个时钟边沿到达之前，新的数据仍然没有写入寄存器SPI_DR，下溢标志位会置’1’，并可能产生中断；它指示软件发送数据错误。如果寄存器SPI_CR2的ERRIE位为’1’，在寄存器SPI_SR的标志位UDR为高是，就会产生中断。建议在这时关闭I2S，然后重新从左声道开始发送数据。

建议在清除I2SE位关闭I2S之前，先等待TXE=1并且BSY=0。

接收流程配置步骤除了第1点外，与发送流程一致。需要通过配置I2SCFG[1:0]来选择主接收

模式。 无论何种数据和声道长度，音频数据总是以16位包的形式接收，即每次填满接收缓存，标志位

RXNE置’1’，如果寄存器SPI_CR2的RXNEIE位为’1’，则产生中断。按照不同的数据和声道长度

设置，收到左声道或者右声道数据会需要1次或者2次传输数据至接收缓冲器的过程。 每次接收到数据(将要从SPI_DR读出)以后即更新CHSIDE，它对应I2S单元产生的WS信号。读取SPI_DR寄存器，将清除RXNE位。读取数据的操作取决于所选中的I2S标准，详见23.4.2节。 在还没有读出前一个接收到的数据，又接收到新数据时，即产生上溢，并设置标志位OVR为’1’；如果寄存器SPI_CR2的ERRIE位为’1’，则产生中断，指示发生了错误。 要关闭I2S功能时，需要在接收到最后一次RXNE=1时将I2SE位清’0’。

注意： 外部主I2S器件需要有通过音频声道发送/接收16位或32位数据包的功能。

23.4.6 状态标志位

有3个状态标志位供用户监控I2S总线的状态。

忙标志位(BSY) BSY标志由硬件设置与清除(写入此位无效果)，该标志位指示I2S通信层的状

态。该位为’1’时表明I2S通讯正在进行中，但有一个例外：主接收模式(I2SCFG=11)下，在接收期间

BSY标志始终为低。

在软件要关闭SPI模块之前，可以使用BSY标志检测传输是否结束，这样可以避免破坏最后一次传输，因此需要严格按照下述过程执行。

当传输开始时，BSY标志被置为’1’，除非I2S模块处于主接收模式。下述情况时，该标志位被清除：

●当传输结束时(除了主发送模式，这种模式下通信是连续的)； ●当关闭I2S模块时。

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参照2009年12月RM0008ReferenceManual英文第10

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当通信是连续的时候：

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注： ●在主发送模式时，整个传输期间，BSY标志始终为高；

●在从模式时，每个数据项传输之间，BSY标志在1个I2S时钟周期内变低。

不要使用BSY标志处理每一个数据项的发送和接收，最好使用TXE和RXNE标志。

发送缓存空标志位(TXE) 该标志位为’1’表示发送缓冲器为空，可以对发送缓冲器写入新的待发

送数据。在发送缓冲器中已有数据时，标志位清’0’。在I2S被关闭时(I2SE位为’0’)，该标志位也为’0’。

接收缓存非空标志位(RXNE) 该标志位置’1’表示在接收缓存里有接收到的有效数据。在读取寄存器SPI_DR时，该位清’0’。 声道标志位(CHSIDE)

在发送模式下，该标志位在TXE为高时刷新，指示从SD引脚上发送的数据所在的声道。如果在从发送模式下发生了下溢错误，该标志位的值无效，在重新开始通讯前需要把I2S关闭再打开。 在接收模式下，该标志位在寄存器SPI_DR接收到数据时刷新，指示接收到的数据所在的声道。注意，如果发生错误(如上溢OVR)，该标志位无意义，需要将I2S关闭再打开(同时，如果必要修改I2S的配置)。

在PCM标准下，无论短帧格式还是长帧格式，这个标志位都没有意义。

如果寄存器SPI_SR的标志位OVR或UDR为’1’，且寄存器SPI_CR2的ERRIE位为’1’，则会产生中断。(中断源已经被清除后)可以通过读寄存器SPI_SR来清除中断标志。

23.4.7 错误标志位

I2S单元有2个错误标志位。

下溢标志位(UDR)在从发送模式下，如果数据传输的第一个时钟边沿到达时，新的数据仍然没有

写入SPI_DR寄存器，该标志位会被置’1’。在寄存器SPI_I2SCFGR的I2SMOD位置’1’后，该标志位才有效。如果

寄存器SPI_CR2的ERRIE位为’1’，就会产生中断。 通过对寄存器SPI_SR进行读操作来清除该标志位。

上溢标志位(OVR) 如果还没有读出前一个接收到的数据时，又接收到新的数据，即产生上溢，

该标志位置’1’，如果寄存器SPI_CR2的ERRIE位为’1’，则产生中断指示发生了错误。 这时，接收缓存的内容，不会刷新为从发送设备送来的新数据。对寄存器SPI_DR的读操作返回最后一个正确接收到的数据。其他所有在上溢发生后由发送设备发出的16位数据都会丢失。 通过先读寄存器SPI_SR再读寄存器SPI_DR，来清除该标志位。

23.4.8 I2S中断

下表列举了全部I2S中断表170 I2S中断请求

中断事件 发送缓冲器空标志位 接收缓冲器非空标志位 下溢标志位 上溢标志位 事件标志位 TXE RXNE OVR UDR 使能标志位 TXEIE RXNEIE ERRIE 23.4.9 DMA功能

DMA的工作方式在I2S模式除了CRC功能不可用以外，与在SPI模式完全相同。因为在I2S模式下没有数据传输保护系统。

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23.5

SPI和I2S寄存器描述

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关于寄存器描述中所用到的缩略词可参见第1.1节。 可以用半字(16位)或字(32位)的方式操作这些外设寄存器。

23.5.1 SPI控制寄存器1(SPI_CR1)(I2S模式下不使用)

地址偏移：0x00复位值：0x0000

15 14 13 12 11 DFF rw 10 RXONLY rw 9 SSM rw 8 SSI 7 6 5 4 BR[2:0] 3 2 1 0

BIDIBIDICRCEN CRCMODE OE NEXT rw rw rw rw

LSBSPE FIRST rw rw rw MSTR CPOL CPHA rw rw rw rw rw rw 位15 BIDIMODE：双向数据模式使能(Bidirectionaldatamodeenable) 0：选择“双线双向”模式； 1：选择“单线双向”模式。 注：IS模式下不使用。 2位14 BIDIOE：双向模式下的输出使能(Outputenableinbidirectionalmode) 和BIDIMODE位一起决定在“单线双向”模式下数据的输出方向 0：输出禁止(只收模式)； 1：输出使能(只发模式)。 这个“单线”数据线在主设备端为MOSI引脚，在从设备端为MISO引脚。 注：IS模式下不使用。 2位13 CRCEN：硬件CRC校验使能(HardwareCRCcalculationenable)0：禁止CRC计算； 1：启动CRC计算。 注：只有在禁止SPI时(SPE=0)，才能写该位，否则出错。 该位只能在全双工模式下使用。 注：IS模式下不使用。 2位12 CRCNEXT：下一个发送CRC (Transmit CRCnext) 0：下一个发送的值来自发送缓冲区。 1：下一个发送的值来自发送CRC寄存器。 注：在SPI_DR寄存器写入最后一个数据后应马上设置该位。 注：IS模式下不使用。 2位11 DFF：数据帧格式(Dataframeformat) 0：使用8位数据帧格式进行发送/接收； 1：使用16位数据帧格式进行发送/接收。 注：只有当SPI禁止(SPE=0)时，才能写该位，否则出错。 注：IS模式下不使用。 2位10 RXONLY：只接收(Receiveonly) 该位和BIDIMODE位一起决定在“双线双向”模式下的传输方向。在多个从设备的配置中，在 未被访问的从设备上该位被置1，使得只有被访问的从设备有输出，从而不会造成数据线上数 据冲突。 0：全双工(发送和接收)； 1：禁止输出(只接收模式)。 注：IS模式下不使用。 2位9 SSM：软件从设备管理(Softwareslavemanagement) 当SSM被置位时，NSS引脚上的电平由SSI位的值决定。 0：禁止软件从设备管理； 1：启用软件从设备管理。 注：IS模式下不使用。 2

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位8 SSI：内部从设备选择(Internalslaveselect)该位只在SSM位为’1’时有意义。它决定了NSS上的电平，在NSS引脚上的I/O操作无效。 注：IS模式下不使用。 2STM32F10xxx参考手册 位7 LSBFIRST：帧格式(Frameformat) 0：先发送MSB； 1：先发送LSB。 注：当通信在进行时不能改变该位的值。 注：IS模式下不使用。 2位6 SPE：SPI使能(SPIenable)0：禁止SPI设备； 1：开启SPI设备。 注：IS模式下不使用。 BR[2:0]：波特率控制(Baudratecontrol) 000：fPCLK/2 100：fPCLK/32 22位5:3 001：fPCLK/4 101：fPCLK/64 010：fPCLK/8 110：fPCLK/128 011：fPCLK/16 111：fPCLK/256 当通信正在进行的时候，不能修改这些位。 注意：IS模式下不使用。 位2 MSTR：主设备选择(Masterselection) 0：配置为从设备； 1：配置为主设备。 注：当通信正在进行的时候，不能修改该位。 注：IS模式下不使用。 位1 CPOL：时钟极性(Clockpolarity) 0：空闲状态时，SCK保持低电平； 1：空闲状态时，SCK保持高电平。 注：当通信正在进行的时候，不能修改该位。 注：IS模式下不使用。 位0 CPHA：时钟相位(Clockphase) 0：数据采样从第一个时钟边沿开始； 1：数据采样从第二个时钟边沿开始。 注：当通信正在进行的时候，不能修改该位。 注：IS模式下不使用。

22223.5.2 SPI控制寄存器2(SPI_CR2)

地址偏移：0x04复位值：0x0000

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

保留 res

TXEIE RXNEIE ERRIE rw rw rw 保留 res SSOE TXDMARXDMAEN EN rw rw rw 位15:8 位7 保留位，硬件强制为0 TXEIE：发送缓冲区空中断使能(Txbufferemptyinterruptenable)0：禁止TXE中断； 1：允许TXE中断，当TXE标志置位为’1’时产生中断请求。 RXNEIE：接收缓冲区非空中断使能(RXbuffernotemptyinterruptenable)0：禁止RXNE中断； 1：允许RXNE中断，当RXNE标志置位时产生中断请求。 位6

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位5 ERRIR：错误中断使能(Errorinterruptenable)当错误(CRCERR、OVR、MODF)产生时，该位控制是否产生中断0：禁止错误中断； 1：允许错误中断。 保留位，硬件强制为0。 STM32F10xxx参考手册 位4:3 位2 SSOE：SS输出使能(SSoutputenable)0：禁止在主模式下SS输出，该设备可以工作在多主设备模式； 1：设备开启时，开启主模式下SS输出，该设备不能工作在多主设备模式。 注：IS模式下不使用。 2位1 TXDMAEN：发送缓冲区DMA使能(TxbufferDMAenable)当该位被设置时，TXE标志一旦被置位就发出DMA请求0：禁止发送缓冲区DMA； 1：启动发送缓冲区DMA。 RXDMAEN：接收缓冲区DMA使能(RxbufferDMAenable)当该位被设置时，RXNE标志一旦被置位就发出DMA请求0：禁止接收缓冲区DMA； 1：启动接收缓冲区DMA。 位0

23.5.3 SPI状态寄存器(SPI_SR)

地址偏移：0x08复位值：0x0002

15 14 13 12 11 10 9 8 7 BSY r 6 5 4 3 2 1 0

保留 res

OVR MODF CRCUDR CHSIDE TXE RXNE ERR r r rcw0 r r r r 位15:8 位7 保留位，硬件强制为0 BSY：忙标志(Busyflag)0：SPI不忙； 1：SPI正忙于通信，或者发送缓冲非空。 该位由硬件置位或者复位。 注：使用这个标志时需要特别注意，详见第23.3.7节和第23.3.8节。 OVR：溢出标志(Overrunflag)0：没有出现溢出错误； 1：出现溢出错误。 该位由硬件置位，由软件序列复位。关于软件序列的详细信息，参考23.4.7节。 MODF：模式错误(Modefault)0：没有出现模式错误； 1：出现模式错误。 该位由硬件置位，由软件序列复位。关于软件序列的详细信息，参考23.3.10节。 注：IS模式下不使用。 2位6 位5 位4 CRCERR：CRC错误标志(CRCerrorflag)0：收到的CRC值和SPI_RXCRCR寄存器中的值匹配； 1：收到的CRC值和SPI_RXCRCR寄存器中的值不匹配。 该位由硬件置位，由软件写’0’而复位。 注：IS模式下不使用。 2

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