STM32-SPI & 中断

本文介绍: 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。某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种。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。

SPI协议

1.1 SPI总线 介绍

SPI接口是Mo t o r ol a （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（Mast e r 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（ss）、时钟线(SCLK)、串行输出数据线(MOSI)、串行输入数据线(MISO)。

（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信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号 (NSS是片选信号，使能信号)

结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号

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。

1.3 SPI总线协议

起始信号: NSS信号线由高变低，是SPI通讯的起始信号 (NSS是片选信号，使能信号)

结束信号：NSS信号由低变高，是SPI通讯的停止信号

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。

通信模式的设置：

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.

LCD液晶显示屏

液晶的组成

某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后，尽管失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶。

物理特点

当通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。

液晶显示屏内部构造

颜色深度

① R,G,B三基色组合形成各种颜色。

② 能显示的颜色数由RGB的数字信号的位数来决定

例如，以3位数字信号来表示颜色深度

RGB24 (24位真彩色)

R:8

G:8

B:8

所以他能显示的颜色深度就是2^8 *2^8 *2^8

STM32G030C8T6——-&g t;RGB16(RGB565)

颜色深度：2*5 2*6 2*5

让一个一个像素点显示正红色：1111 1000 0000 0000 0xf800

让一个一个像素点显示正绿色：0000 0111 1110 0000 0x07e0

点亮LCD显示屏

1）查看 原理图

底板原理图

2）修改 引脚名，右击

3）输出 速度 改为高速

4）将驱动 文件 放到 工程 目录下

5）将执行 文件 加入到工程内。

6）添加完后先编译 一次，再将对应 头文件 添加到主函数，调用函数即可

字符显示

英文字符和数字字符包括标点符号在font.h中已经生成好了字模，因此不需要再次取模。直接调用字符串显示函数即可

屏幕大小位128*128像素点

每个字符高16宽是8

//显示字符
//x轴、y轴、字色、底色、显示的字符内容
void Gui_DrawFont_GBK16(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t fc, uint16_t bc, uint8_t *s)
{
    int i,j,k,x,y,xx;

    unsigned char qm;

    long int ulOffset;

    char  ywbuf[32];

汉字显示

//入参：X轴，Y轴，字体颜色，背景颜色，显示字符，字符个数
void Gui_DrawFont_1616(uint16_t x0, uint16_t y0, uint16_t fc, uint16_t bc,const char tfont16[][32],int num)

6、图片显示

注意：

1）图片格式为128*128

2）点击保存，将文件保存成.h 格式，并将生成好的.h 文件添加到inc目录下

3）添加头文件

4）图片显示函数，将生成的图片数据数组首地址进行传递。

7、中断系统

7.1 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

7.2 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。

为什么提高 效率了？

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

7.3 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

示例：

老师在上课（正常执行的程序）

班主任叫我去开会（中断信号）

暂停讲课、保存腾讯会议（压栈保护现场）

根据会议室门牌号去开会（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）

回到教室继续上课（恢复现场返回主程序继续执行）

7.4 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。

7.5 NVIC

嵌套向量中断控制器（Neste d Vect o red Interr upt Controller）

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（清除、挂起）

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）

2）支持中断向量化处理（向量表）

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。