STM32F103 FPGA进行通信方式

星寂樱易李2024-12-10 16:49

STM32F103微控制器与FPGA之间的接口访问通常涉及数字通信接口，如SPI、I2C、UART或直接通过GPIO引脚进行并行通信。以下是一些常见的接口访问方法：

1. GPIO接口访问

如果FPGA与STM32F103之间的通信相对简单，可以使用GPIO引脚进行数据传输。这通常用于控制信号或简单的数据交换。

示例代码（GPIO输出）：
c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"

void GPIO_Config(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx, ENABLE); // 使能GPIOx时钟

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_x; // 选择引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOx
}

int main(void) {
    GPIO_Config();

    while(1) {
        // 设置GPIOx的Pin_x为高电平
        GPIO_SetBits(GPIOx, GPIO_Pin_x);
        // 延时
        for(volatile uint32_t i = 0; i < 0x10000; i++);
        // 设置GPIOx的Pin_x为低电平
        GPIO_ResetBits(GPIOx, GPIO_Pin_x);
        // 延时
        for(volatile uint32_t i = 0; i < 0x10000; i++);
    }
}

2. SPI接口访问

SPI是一种常见的同步串行通信接口，适用于高速数据传输。

示例代码（SPI配置）：
c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"

void SPI_Config(void) {
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_SPIx, ENABLE); // 使能SPIx时钟

    // SPI GPIO配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_x | GPIO_Pin_y | GPIO_Pin_z; // MISO, MOSI, SCK
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStructure);

    // SPI配置
    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
    SPI_Init(SPIx, &SPI_InitStructure);

    SPI_Cmd(SPIx, ENABLE); // 使能SPI
}

int main(void) {
    SPI_Config();

    while(1) {
        // 发送数据到FPGA
        SPI_I2S_SendData(SPIx, 0x55);
        // 等待发送完毕
        while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPIx, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
        // 读取数据从FPGA
        uint8_t data = SPI_I2S_ReceiveData(SPIx);
        // 处理接收到的数据
    }
}

3. I2C接口访问

I2C是一种常见的用于低速设备通信的总线接口。

示例代码（I2C配置）：
c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"

void I2C_Config(void) {
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2Cx, ENABLE); // 使能I2Cx时钟

    // I2C GPIO配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_x | GPIO_Pin_y; // SCL, SDA
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStructure);

    // I2C配置
    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000;
    I2C_Init(I2Cx, &I2C_InitStructure);

    I2C_Cmd(I2Cx, ENABLE); // 使能I2C
}

int main(void) {
    I2C_Config();

    while(1) {
        // 发送数据到FPGA
        I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);
        // 等待主模式选择
        while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
        // 发送FPGA地址和写命令
        I2C_Send7bitAddress(I2Cx, 0x50, I2C_Direction_Transmitter);
        // 等待发送完毕
        while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
        // 发送数据
        I2C_SendData(I2Cx, 0x01);
        // 等待发送完毕
        while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
        I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);
        // 读取数据从FPGA
        I2C_GenerateSTART(I2Cx, ENABLE);
        // 等待主模式选择
        while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
        // 发送FPGA地址和读命令
        I2C_Send7bitAddress(I2Cx, 0x50, I2C_Direction_Receiver);
        // 等待接收完毕
        while(!I2C_CheckEvent(I2Cx, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
        uint8_t data = I2C_ReceiveData(I2Cx);
        I2C_GenerateSTOP(I2Cx, ENABLE);
        // 处理接收到的数据
    }
}

4. UART接口访问

UART是一种常用的串行通信接口，适用于异步通信。

示例代码（UART配置）：
c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"

void UART_Config(void) {
    UART_InitTypeDef UART_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOx, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UARTx, ENABLE); // 使能UARTx时钟

    // UART GPIO配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_x | GPIO_Pin_y; // TX, RX
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStructure);

    // UART配置
    UART_InitStructure.UART_BaudRate = 9600;
    UART_InitStructure.UART_WordLength = UART_WordLength_8b;
    UART_InitStructure.UART_StopBits = UART_StopBits_1;
    UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Parity_No;
    UART_InitStructure.UART_HardwareFlowControl = UART_HardwareFlowControl_None;
    UART_InitStructure.UART_Mode = UART_Mode_Rx | UART_Mode_Tx;
    UART_Init(UARTx, &UART_InitStructure);

    UART_Cmd(UARTx, ENABLE); // 使能UART
}

int main(void) {
    UART_Config();

    while(1) {
        // 检查是否有数据接收
        if(UART_GetFlagStatus(UARTx, UART_FLAG_RXNE) != RESET) {
            // 读取接收到的数据
            uint8_t receivedData = UART_ReceiveData(UARTx);
            // 处理接收到的数据
        }
        // 发送数据到FPGA
        UART_SendData(UARTx, 0x55);
        // 等待发送完毕
        while(UART_GetFlagStatus(UARTx, UART_FLAG_TC) == RESET);
    }
}

一、使用STM32F103的SPI接口与FPGA进行通信的基本步骤和示例代码：

1. 硬件连接

确保STM32F103的SPI引脚与FPGA的SPI引脚正确连接。通常需要连接以下引脚：

  • SCLK（时钟线）
  • MISO（主设备输入从设备输出线）
  • MOSI（主设备输出从设备输入线）
  • CS/SS（片选线）

2. SPI接口配置

配置STM32F103的SPI接口，包括时钟速度、CPOL（时钟极性）、CPHA（时钟相位）等参数。

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_spi.h"

void SPI_FPGA_Init(void) {
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 使能SPI和GPIO时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置SPI引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 配置SPI参数
    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16;
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

    // 使能SPI
    SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

3. 读写FPGA寄存器

编写函数来读写FPGA寄存器。

c 复制代码 
uint8_t SPI_FPGA_ReadByte(uint8_t cmd) {
    // 发送命令并读取数据
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
    SPI_I2S_SendData(SPI1, cmd);

    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);
    return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

void SPI_FPGA_WriteByte(uint8_t cmd, uint8_t data) {
    // 发送命令和数据
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
    SPI_I2S_SendData(SPI1, cmd);

    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);
    SPI_I2S_SendData(SPI1, data);
}

4. 控制FPGA的CS引脚

编写函数来控制FPGA的CS引脚。

c 复制代码 
void SPI_FPGA_CS_High(void) {
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6); // 假设CS连接到GPIOB的Pin_6
}

void SPI_FPGA_CS_Low(void) {
    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6);
}

5. 完整的读写操作

组合上述函数，实现对FPGA的读写操作。

c 复制代码 
uint32_t SPI_FPGA_ReadRegister(uint32_t reg_no) {
    uint8_t rx[4] = {0};
    
    SPI_FPGA_CS_Low();
    SPI_FPGA_WriteByte((reg_no >> 23) | FPGA_CMD_READ, 0);
    SPI_FPGA_WriteByte((reg_no >> 15) & 0xFF, 0);
    SPI_FPGA_WriteByte((reg_no >> 7) & 0xFF, 0);
    SPI_FPGA_WriteByte((reg_no << 1) & 0xFF, 0);

    rx[0] = SPI_FPGA_ReadByte(0);
    rx[1] = SPI_FPGA_ReadByte(0);
    rx[2] = SPI_FPGA_ReadByte(0);
    rx[3] = SPI_FPGA_ReadByte(0);

    SPI_FPGA_CS_High();

    return ((rx[0] << 24) | (rx[1] << 16) | (rx[2] << 8) | rx[3]);
}

void SPI_FPGA_WriteRegister(uint32_t reg_no, uint32_t value) {
    SPI_FPGA_CS_Low();
    SPI_FPGA_WriteByte((reg_no >> 23) & 0xFF, 0);
    SPI_FPGA_WriteByte((reg_no >> 15) & 0xFF, 0);
    SPI_FPGA_WriteByte((reg_no >> 7) & 0xFF, 0);
    SPI_FPGA_WriteByte((reg_no << 1) & 0xFF, 0);

    SPI_FPGA_WriteByte((value >> 24) & 0xFF, 0);
    SPI_FPGA_WriteByte((value >> 16) & 0xFF, 0);
    SPI_FPGA_WriteByte((value >> 8) & 0xFF, 0);
    SPI_FPGA_WriteByte(value & 0xFF, 0);

    SPI_FPGA_CS_High();
}

6. 主函数中调用

在主函数中调用初始化函数和读写函数。

c 复制代码 
int main(void) {
    // 系统初始化
    SystemInit();
    
    // 初始化SPI接口
    SPI_FPGA_Init();
    
    // 读取FPGA寄存器
    uint32_t value = SPI_FPGA_ReadRegister(0x100);
    
    // 写入FPGA寄存器
    SPI_FPGA_WriteRegister(0x100, 0x12345678);
    
    while (1) {
        // 主循环
    }
}

确保根据硬件设计调整GPIO和SPI配置。这个示例提供了一个基本的框架，可以根据实际的FPGA通信协议和需求进行调整。

二、STM32F103 MCU通过I2C接口与FPGA通信的实现

以下是如何使用这些函数来实现STM32F103与FPGA的通信接口：

1. I2C初始化函数

hal_hwi2c_enable函数用于初始化I2C接口。这个函数配置了I2C的模式、时钟速度、应答方式等参数，并使能I2C设备。

c 复制代码 
void I2C_Init(void) {
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;

    // 使能I2C1时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
    // 使能I2C1的GPIO时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    // 配置I2C1的GPIO引脚
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    // I2C配置
    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 400000; // 400kHz
    I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);

    // 使能I2C1
    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}

2. I2C写入函数

IIC_WriteByte函数用于向FPGA写入一个字节的数据。

c 复制代码 
int8_t IIC_WriteByte(I2C_TypeDef *i2c, uint8_t dev_addr, uint8_t reg, uint8_t data) {
    uint16_t timeout = IIC_OP_TIMEOUT;

    I2C_AcknowledgeConfig(i2c, ENABLE);
    I2C_GenerateSTART(i2c, ENABLE);
    while(!I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -1;
        }
    }

    timeout = IIC_OP_TIMEOUT;
    I2C_Send7bitAddress(i2c, dev_addr << 1, I2C_Direction_Transmitter);
    while(!I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -2;
        }
    }

    timeout = IIC_OP_TIMEOUT;
    I2C_SendData(i2c, reg);
    while(!I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -3;
        }
    }

    timeout = IIC_OP_TIMEOUT;
    I2C_SendData(i2c, data);
    while(!I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED)) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -4;
        }
    }

    I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
    return 0;
}

3. I2C读取函数

IIC_ReadByte函数用于从FPGA读取一个字节的数据。

c 复制代码 
int8_t IIC_ReadByte(I2C_TypeDef *i2c, uint8_t dev_addr, uint8_t reg, uint8_t *da) {
    uint16_t timeout = IIC_OP_TIMEOUT;

    if(da == NULL) {
        return -7;
    }

    I2C_AcknowledgeConfig(i2c, ENABLE);
    I2C_GenerateSTART(i2c, ENABLE);
    while(!I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -1;
        }
    }

    timeout = IIC_OP_TIMEOUT;
    I2C_Send7bitAddress(i2c, dev_addr << 1, I2C_Direction_Transmitter);
    while(!I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -2;
        }
    }

    timeout = IIC_OP_TIMEOUT;
    I2C_SendData(i2c, reg);
    while(I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED) != SUCCESS) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -3;
        }
    }

    timeout = IIC_OP_TIMEOUT;
    I2C_GenerateSTART(i2c, ENABLE);
    while(!I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -4;
        }
    }

    timeout = IIC_OP_TIMEOUT;
    I2C_Send7bitAddress(i2c, dev_addr << 1, I2C_Direction_Receiver);
    while(!I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED)) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -5;
        }
    }

    timeout = IIC_OP_TIMEOUT;
    I2C_AcknowledgeConfig(i2c, DISABLE);
    while(I2C_CheckEvent(i2c, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED) != SUCCESS) {
        if((timeout--) == 0) {
            I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
            return -6;
        }
    }

    *da = I2C_ReceiveData(i2c);
    I2C_GenerateSTOP(i2c, ENABLE);
    return 0;
}

4. 使用示例

在主函数中调用初始化函数和读写函数。

c 复制代码 
int main(void) {
    // 系统初始化
    SystemInit();
    
    // 初始化I2C接口
    I2C_Init();

    // 写入FPGA寄存器
    uint8_t write_data = 0xA5;
    IIC_WriteByte(I2C1, FPGA_DEVICE_ADDRESS, FPGA_REG_ADDRESS, write_data);

    // 读取FPGA寄存器
    uint8_t read_data;
    IIC_ReadByte(I2C1, FPGA_DEVICE_ADDRESS, FPGA_REG_ADDRESS, &read_data);

    while (1) {
        // 主循环
    }
}

确保根据硬件设计调整GPIO和I2C配置。这个示例提供了一个基本的框架，可以根据实际的FPGA通信协议和需求进行调整。

三、7132向FPGA寄存器写入数据的功能 SPI接口

Linux环境下

通过SPI接口对FPGA进行读写操作通常涉及到使用ioctl系统调用来控制SPI设备。以下是如何使用ioctl和spi_ioc_transfer结构体来执行SPI读写操作的示例代码。

写操作

c 复制代码 
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/spi/spidev.h>

#define FPGA_SPI_DEVICE "/dev/spidev1.0"

int fpga_spi_write(int fd, uint8_t *tx_buf, int len) {
    struct spi_ioc_transfer tr;
    memset(&tr, 0, sizeof(tr));

    tr.tx_buf = (unsigned long)tx_buf;
    tr.rx_buf = 0; // No receive buffer
    tr.len = len;
    tr.delay_usecs = 0;
    tr.speed_hz = 1000000; // 1 MHz
    tr.bits_per_word = 8;

    if (ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr) < 1) {
        perror("SPI_IOC_MESSAGE write");
        return -1;
    }

    return 0;
}

读操作

c 复制代码 
int fpga_spi_read(int fd, uint8_t *rx_buf, int len) {
    struct spi_ioc_transfer tr;
    memset(&tr, 0, sizeof(tr));

    tr.tx_buf = 0; // No transmit buffer
    tr.rx_buf = (unsigned long)rx_buf;
    tr.len = len;
    tr.delay_usecs = 0;
    tr.speed_hz = 1000000; // 1 MHz
    tr.bits_per_word = 8;

    if (ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr) < 1) {
        perror("SPI_IOC_MESSAGE read");
        return -1;
    }

    return 0;
}

主函数中的读写操作

c 复制代码 
int main(int argc, char *argv[]) {
    int fd, ret;
    uint8_t write_buf[3];
    uint8_t read_buf[3];

    // Open the SPI device
    fd = open(FPGA_SPI_DEVICE, O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("Open SPI device failed");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // Write operation
    write_buf[0] = FPGA_CMD_WRITE; // Assuming this is the write command
    write_buf[1] = 0x00; // Register address
    write_buf[2] = 0xFF; // Data to write

    ret = fpga_spi_write(fd, write_buf, sizeof(write_buf));
    if (ret != 0) {
        fprintf(stderr, "SPI write failed\n");
        close(fd);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // Read operation
    ret = fpga_spi_read(fd, read_buf, sizeof(read_buf));
    if (ret != 0) {
        fprintf(stderr, "SPI read failed\n");
        close(fd);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // Print the read data
    printf("Read data: %02X %02X %02X\n", read_buf[0], read_buf[1], read_buf[2]);

    // Close the SPI device
    close(fd);

    return EXIT_SUCCESS;
}

在这个示例中，fpga_spi_write函数用于发送数据到FPGA，而fpga_spi_read函数用于从FPGA读取数据。main函数中演示了如何调用这些函数来执行SPI读写操作。

根据您的FPGA的具体协议和命令来调整write_buf和read_buf的内容。FPGA_CMD_WRITE和FPGA_CMD_READ宏定义了读写命令，这些命令应该与FPGA设计相匹配。

此外，speed_hz和bits_per_word参数可以根据FPGA的数据手册来设置。speed_hz设置了SPI通信的时钟频率，而bits_per_word设置了每个SPI数据帧的位宽。

STM32F103的SPI接口向FPGA寄存器写入一个值

完整的读写函数

然后，使用这些命令代码实现SPI读写操作：

c 复制代码 
#include "stm32f10x.h"

// 定义命令代码
#define FPGA_CMD_WRITE 0x02
#define FPGA_CMD_READ  0x03

void SPI_GPIO_Config(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 使能GPIOA时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置MISO引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; // 假设MISO连接到PA6
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 配置MOSI引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; // 假设MOSI连接到PA7
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 配置CS引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4; // 假设CS连接到PA4
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

void SPI_Config(void) {
    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

    // 使能SPI1时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);

    // 配置SPI1
    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_16; // 根据需要调整
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

    // 使能SPI1
    SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

void SPI_SendData(uint8_t *data, uint16_t size) {
    for (uint16_t i = 0; i < size; i++) {
        while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET);  // 等待发送缓冲区为空
        SPI_I2S_SendData(SPI1, data[i]);  // 发送数据
    }
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_BSY) != RESET);  // 等待传输完成
}

uint8_t SPI_ReceiveData(void) {
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET);  // 等待接收缓冲区非空
    return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);  // 接收数据
}

void FPGA_WriteRegister(uint16_t regAddr, uint8_t data) {
    uint8_t txBuffer[4];

    txBuffer[0] = FPGA_CMD_WRITE;  // 写命令
    txBuffer[1] = (uint8_t)(regAddr >> 8);  // 寄存器地址高字节
    txBuffer[2] = (uint8_t)regAddr;  // 寄存器地址低字节
    txBuffer[3] = data;  // 要写入的数据

    SPI_SendData(txBuffer, sizeof(txBuffer));
}

uint8_t FPGA_ReadRegister(uint16_t regAddr) {
    uint8_t txBuffer[3];
    uint8_t rxBuffer;

    txBuffer[0] = FPGA_CMD_READ;  // 读命令
    txBuffer[1] = (uint8_t)(regAddr >> 8);  // 寄存器地址高字节
    txBuffer[2] = (uint8_t)regAddr;  // 寄存器地址低字节

    SPI_SendData(txBuffer, sizeof(txBuffer));  // 发送读命令和地址

    rxBuffer = SPI_ReceiveData();  // 接收数据

    return rxBuffer;
}

int main(void) {
    SPI_GPIO_Config();
    SPI_Config();

    // 写入示例
    FPGA_WriteRegister(0x0001, 0xAA);

    // 读取示例
    uint8_t readValue = FPGA_ReadRegister(0x0001);
    // 这里可以添加代码将读取的值通过串口输出或以其他方式显示

    while (1) {
        // 循环中的其他代码
    }
}

注意事项

  1. 命令代码 ：FPGA_CMD_WRITE和FPGA_CMD_READ应该根据FPGA设计文档进行定义。
  2. 寄存器地址：确保寄存器地址格式与您的FPGA设计相匹配。
  3. SPI时钟和模式：根据FPGA设计调整SPI的时钟速度和模式（CPOL和CPHA）。
  4. 错误处理：在实际应用中，可能需要添加错误处理逻辑，以处理SPI传输失败的情况。
  5. 硬件连接：确保STM32F103与FPGA之间的SPI连接正确，包括MISO、MOSI、SCK和CS引脚。
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