Serial Peripheral Interface Lab

References

Serial Communication in sparkfun

Serial Peripheral Interface (SPI) in sparkfun

Must Execute Code

  • SpiMasterSlave.zip 프로젝트 import 하여 실행해 보세요.

Understand SPI_MASTER & SLAVE App

SPI_MASTER APP 의 Help 를 열고 다음의 항목들을 살펴보세요.

  • Overview 에서 다음의 항목들을 살펴보세요.

    • Standard Full-Duplex
    • Half duplex
    • Dual SPI
    • Quad SPI

  • Transmit & Receive Mode 에는 어떤 것들이 있나요?

    .

    .

    .

  • Help 의 Methods 항목을 참고해서 다음의 함수들에 대한 간략한 설명을 적어보세요.

SPI_MASTER_Transmit(&dhSPI_MASTER_0, master_send_data,10);

.

.

.

SPI_MASTER_Receive(&dhSPI_MASTER_0, master_rec_data,10);

.

.

.

SPI_MASTER_DisableSlaveSelectSignal(&dhSPI_MASTER_0);
SPI_MASTER_EnableSlaveSelectSignal(&dhSPI_MASTER_0, SPI_MASTER_SS_SIGNAL_1);

.

.

.

SPI_MASTER_IsTxBusy(&dhSPI_MASTER_0)

.

.

.

Example

  • 다음의 그림과 같이 SPI_MASTER App 과 SPI_SLAVE App 을 연결하여 시험한다.
  • 2byte 혹은 4byte의 data를 transmit, recieve, 혹은 transfer 할 수 있도록 한다.

LabSpi_Architecture

  • dhSPI_MASTER App Configuration

    • General Settings
      • Operation mode: Full Duplex
      • Desired bus speed[KHz]: 1000
      • Parity selection: None
    • Advanced Settings
      • Protocol Handling / Transmit mode: Interrupt
      • Protocol Handling / Receive mode: Interrupt
      • Number of slave select line: 1
      • Enable frame end: check
      • Word length: 8
      • Frame length: 8 or 16 (Slave 와 같아야 합니다)
      • Bit order: Transmit/receive MSB first
      • Clock settings: High if inactive, transmit on falling clock edge, receive on rising clock edge
      • Enable transmit FIFO: check
      • Enable receive FIFO: check
    • Interrupt Settings
      • End of receive/transfer callback: check, ISR_SpiMasterRx

  • dhSPI_SLAVE App Configuration

    • General Settings
      • Operation mode: Full Duplex
      • Parity selection: None
    • Advanced Settings
      • Protocol Handling / Transmit mode: DMA
      • Protocol Handling / Receive mode: DMA
      • Slave select input line is used: check
      • Word length: 8
      • Frame length: 8 or 16 (Master 와 같아야 합니다)
      • Bit order: Transmit/receive MSB first
      • Enable inverted clock input: check
    • Interrupt Settings
      • End of receive/transfer callback: check, ISR_SpiSlaveRx

중요 변수

  • uint8_t FrameByte: 한번에 SPI로 전송되는 byte 수
  • uint8_t MasterTxEnable: 활성화 되면 MASTER_Transmit 동작 1회 실행
  • uint8_t MasterRxEnable: 활성화 되면 MASTER_Receive 동작 1회 실행
  • uint8_t MasterTransEnable: 활성화 되면 MASTER_Transfer 동작 1회 실행
  • uint8_t SlaveEcho: 활성화 되면 Receive 한 Data 를 Transmit
  • uint8_t MasterDataTx[], MasterDataRx[], SlaveDataTx[], SlaveDataRx[]: 전송되어지는 Data buffer

Slave Node 준비

  • Slave Node 에서 주고 받을 Data 를 연결해 준다.
    • (주의) Slave Node는 스스로 Data 를 보내고 받을 수 없다. Master Node에서 통신 싸이클이 진행되어야 준비되어 있던 Data 를 보내고 받게 된다.
    • 프로그램의 초기화 단계에서 다음과 같이 SlaveDataRx[], SlaveDataTx[] 저장공간을 dhSPI_SLAVE에 연결해 준다.
    • 만약 SlaveEcho 가 활성화 되어 있다면 SlaveDataRx[]의 Data를 SlaveDataTx[] 에 복사해 준다. Slave Receive Callback 함수에서 SlaveDataRx[], SlaveDataTx[] 저장공간을 dhSPI_SLAVE에 다시 연결해 준다. 
/* During Initialization */
SPI_SLAVE_Receive(&dhSPI_SLAVE, SlaveDataRx, FrameByte);
SPI_SLAVE_Transmit(&dhSPI_SLAVE, SlaveDataTx, FrameByte);

/* Slave Receive Callback */
void ISR_SpiSlaveRx(){
    if(SlaveEcho == true){
        memcpy(SlaveDataTx, SlaveDataRx, FrameByte);
    }
    SPI_SLAVE_Receive(&dhSPI_SLAVE, SlaveDataRx, FrameByte);
    SPI_SLAVE_Transmit(&dhSPI_SLAVE, SlaveDataTx, FrameByte);
}

04_Spi_Receive

명령 활성화 입력에 따른 동작

  • Master의 Slave Select 신호를 활성화 한다.
  • 그리고 무한 루프에서 MasterTxEnable, MasterRxEnable, MasterTransEnable 값에 따라서 각각의 동작을 1회 할 수 있도록 한다.
  /* Slave Select 신호 활성화 */
  SPI_MASTER_DisableSlaveSelectSignal(&dhSPI_MASTER);
  SPI_MASTER_EnableSlaveSelectSignal(&dhSPI_MASTER, SPI_MASTER_SS_SIGNAL_0);

  while(1U)
  {
      if(MasterTxEnable == true){
          while(SPI_MASTER_IsTxBusy(&dhSPI_MASTER))  {  }
          SPI_MASTER_Transmit(&dhSPI_MASTER, MasterDataTx, FrameByte);
          MasterTxEnable = false;
      }
      if(MasterRxEnable == true){
          while(SPI_MASTER_IsTxBusy(&dhSPI_MASTER))  {  }
          SPI_MASTER_Receive(&dhSPI_MASTER, MasterDataRx, FrameByte);
          MasterRxEnable = false;
      }
      if(MasterTransEnable == true){
          while(SPI_MASTER_IsTxBusy(&dhSPI_MASTER))  {  }
          SPI_MASTER_Transfer(&dhSPI_MASTER, MasterDataTx, MasterDataRx, FrameByte);
          MasterTransEnable = false;
      }
  }

Transmit 동작

  • Debugger 혹은 uC/Probe를 사용하여 MasterTxEnable 을 1로 변경하면 SPI_MASTER_Transmit() Method가 1회 실행하게 된다.
    • MasterDataTx[] --> SlaveDataRx[]

04_Spi_Transmit

Receive 동작

  • MasterRxEnable 을 1로 변경하면 SPI_MASTER_Receive() Method가 1회 실행하게 된다.
    • MasterDataRx[] <-- SlaveDataTx[]

04_Spi_Receive

Transfer 동작

  • MasterTransEnable 을 1로 변경하면 SPI_MASTER_Transfer() Method가 1회 실행하게 된다.
    • MasterDataTx[] --> SlaveDataRx[]
    • MasterDataRx[] <-- SlaveDataTx[]

04_Spi_Transfer

Assignment

  • 위의 Architecture와 같이 SPI 신호들을 연결하세요.
SPI MASTER SLAVE
MISO P0.0 P0.5
MOSI P0.1 P0.4
SCLK P0.10 P0.11
SS0 p0.9 P0.6

  • MySpiMasterSlave 프로젝트를 Build 하고 실행해 보세요.

  • Expression 창에 중요 변수들을 등록하고 그 값을 확인해 보세요.

Variable Name Expectation Measured Variable Name Expectation Measured
MasterDataTx[0] SlaveDataRx[0]
MasterDataTx[1] SlaveDataRx[1]
MasterDataTx[2] SlaveDataRx[2]
MasterDataTx[3] SlaveDataRx[3]
MasterDataRx[0] SlaveDataTx[0]
MasterDataRx[1] SlaveDataTx[1]
MasterDataRx[2] SlaveDataTx[2]
MasterDataRx[3] SlaveDataTx[3]
  • MasterTxEnable을 사용하여 MASTER_Transmit 을 1회 실행시키고 다음의 결과를 확인해 보세요.
Variable Name Expectation Measured Variable Name Expectation Measured
MasterDataTx[0] SlaveDataRx[0]
MasterDataTx[1] SlaveDataRx[1]
MasterDataTx[2] SlaveDataRx[2]
MasterDataTx[3] SlaveDataRx[3]
MasterDataRx[0] SlaveDataTx[0]
MasterDataRx[1] SlaveDataTx[1]
MasterDataRx[2] SlaveDataTx[2]
MasterDataRx[3] SlaveDataTx[3]

​

  • MasterRxEnable을 사용하여 MASTER_Receive 을 1회 실행시키고 다음의 결과를 확인해 보세요.
Variable Name Expectation Measured Variable Name Expectation Measured
MasterDataTx[0] SlaveDataRx[0]
MasterDataTx[1] SlaveDataRx[1]
MasterDataTx[2] SlaveDataRx[2]
MasterDataTx[3] SlaveDataRx[3]
MasterDataRx[0] SlaveDataTx[0]
MasterDataRx[1] SlaveDataTx[1]
MasterDataRx[2] SlaveDataTx[2]
MasterDataRx[3] SlaveDataTx[3]
  • MasterTransEnable을 사용하여 MASTER_Transfer 을 1회 실행시키고 다음의 결과를 확인해 보세요.
Variable Name Expectation Measured Variable Name Expectation Measured
MasterDataTx[0] SlaveDataRx[0]
MasterDataTx[1] SlaveDataRx[1]
MasterDataTx[2] SlaveDataRx[2]
MasterDataTx[3] SlaveDataRx[3]
MasterDataRx[0] SlaveDataTx[0]
MasterDataRx[1] SlaveDataTx[1]
MasterDataRx[2] SlaveDataTx[2]
MasterDataRx[3] SlaveDataTx[3]