【STM32】在FreeRTOS下使用硬件SPI收发数据出现的时序耦合问题(WK2124芯片为例)

问题

STM32中在Freertos使用SPI通讯芯片 WK2124进行SPI转4串口时,接收数据为一个任务,发送数据为一个任务,切接受任务优先级更高实测发现收发一段时间(约几分钟)外扩芯片会死锁导致WK2124复位。

分析

首先,WK2124是一个SPI转多路UART的芯片,它的通信依赖于SPI总线。在FreeRTOS中,接收和发送分别作为独立任务,这可能导致SPI资源的竞争。SPI外设在多任务环境下需要正确的同步机制,否则可能引发时序问题。

若高优先级任务(如接收任务)频繁抢占SPI总线,而低优先级任务(如发送任务)未及时释放互斥量,可能导致死锁。所以存在类似这样的情况:在SPI发送操作时,还未发送完成就收到了接收中断,若接收任务优先级高于发送任务,那么SPI发送时序未完成就进入了接收时序,导致两种时序混杂在一起,从而导致芯片时序紊乱而复位。

所以,可以使用FreeRTOS中的互斥量(Mutex)来保护共享资源,比如硬件外设。如果没有在SPI访问时加锁,两个任务可能同时操作SPI,导致时序混乱。

解决办法

解决办法很简单,在SPI操作前后添加互斥锁,例如对发送操作和接收操作做互斥量保护,确保同一时间仅一个任务访问总线

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