DSP28335 SPI通信实验：从零到实战

第21章 SPI串行外设接口实验（通俗版讲解）

结合普中DSP28335开发板+CCS6环境，从零拆解SPI，避开晦涩术语，从「是什么→硬件→寄存器→代码→实操」一步步讲，新手也能看懂。

一、先搞懂：SPI到底是什么？

1. 通俗理解SPI

SPI（串行外设接口）是一种高速同步串行通信总线 ，简单说：

它是DSP和外部芯片之间的有线通信通道 ，用来在两个芯片之间互相传数据。

• 同步：收发双方共用同一根时钟线，节奏完全统一，不会出现数据错位；
• 串行：数据一位一位依次传输，不是一次性传一整串；
• 优势：通信速度快、硬件接线少、协议简单，是嵌入式最常用的通信方式之一。

2. SPI 4根核心引脚（必记）

SPI 标准接口一共4根线，功能分工明确，结合28335开发板讲解：

引脚名称	中文名称	作用
SPICLK	串行时钟	通信节拍器，由**主机(DSP)**发出时钟脉冲，控制数据收发速度
SPISIMO	主机输出/从机输入	DSP 发数据给外部芯片（DSP→外设）
SPISOMI	主机输入/从机输出	外部芯片 发数据给DSP（外设→DSP）
SPISTE	片选引脚	设备选择开关。低电平选中对应外设，高电平断开通信

补充知识点：

1. 主从模式 ：28335 DSP 默认作为主机 （主动发起通信、提供时钟），外接芯片为从机（被动响应），这是我们实验的默认模式；
2. 片选SPISTE：一块DSP可以挂载多个SPI外设，靠这根线区分当前和哪个芯片通信。

3. SPI 四种工作模式（重点简化）

SPI 靠**时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)**组合出4种模式，本质只有两个规则：

1. CPOL（时钟空闲电平）：总线不通信时，时钟线是高电平还是低电平；
2. CPHA（数据采样沿） ：在时钟上升沿/下降沿读取数据。

日常开发、本实验最常用：模式0（CPOL=0，CPHA=0）

• 空闲时：SPICLK = 低电平；
• 时钟第一个上升沿 采样数据，下降沿移位；
  我们整个实验都使用SPI模式0，不用纠结其他模式。

二、硬件电路（开发板接线）

1. 板载SPI电路说明

普中PZ-DSP28335-L开发板上，F28335自带1路硬件SPI，引脚固定复用：

• SPICLK → GPIO56
• SPISIMO → GPIO55
• SPISOMI → GPIO54
• SPISTE → GPIO57

这组引脚默认和板上外设预留接口相连，实验分两种场景：

1. 板载测试：直接使用开发板预留SPI接口，无需额外飞线；
2. 外接SPI设备（如SPI Flash、SPI数码屏）：将外设对应4根线，一一接到上述GPIO引脚即可，共地（GND必须相连，否则通信失败）。

关键提醒：

所有串行通信必须共地，GND相连是基础，否则电平参考不一致，数据乱码。

2. 硬件接线总结

DSP(SPI主机) ↔ 外部SPI从机

• SPICLK ↔ SPICLK（时钟对齐）
• SPISIMO ↔ 从机DATA_IN（DSP发数据）
• SPISOMI ↔ 从机DATA_OUT（DSP收数据）
• SPISTE ↔ 从机CS（片选）
• GND ↔ GND（必接）

三、SPI核心寄存器（只讲实验要用的，剔除冗余）

F28335的SPI寄存器很多，实验只用到5个核心，结合功能通俗讲解，不用死记，代码里会对应使用。

1. 外设时钟寄存器（PCLKCR0）

作用：开启SPI模块时钟

DSP所有外设默认时钟关闭，不开启时钟，SPI完全无法工作。

对应位：PCLKCR0.bit.SPIAENCLK = 1 → 使能SPI时钟。

2. SPI配置控制寄存器（SPICCR）

核心配置项：

1. SPI软件复位位：初始化前先复位SPI，清空错误状态；
2. 时钟极性CPOL：配置空闲电平（我们设为0，空闲低电平）；
3. 字符长度：设置单次传输位数（本实验用8位，最常用）。

3. SPI操作寄存器（SPICTL）

核心配置项：

1. 主/从模式选择 ：MASTER/SLAVE，我们设为主机模式；
2. 时钟相位CPHA：搭配CPOL使用（模式0设为0）；
3. 收发使能：开启发送、接收功能。

4. 波特率寄存器（SPIBRR）

作用：设置SPI通信速度

SPI时钟频率计算公式（主机模式）：

SPI时钟 = 低速外设时钟LSPCLK / (SPIBRR + 1)

举例：

系统主频150MHz，低速分频后LSPCLK=37.5MHz

若设置 SPIBRR=3 → 通信频率 = 37.5/(3+1) = 9.375MHz

数值越大，通信速度越慢，根据外设手册调整即可。

5. 数据收发寄存器（SPIDAT / SPITX / SPIRX）

• SPITX：发送缓冲区，往这个寄存器写数据，DSP就会自动通过SPI发出去；
• SPIRX：接收缓冲区，外部设备发来的数据，会存在这里，读取即可；
• SPIDAT：移位寄存器，底层硬件自动操作，代码一般不用手动写。

6. 状态寄存器（SPISTS）

作用：判断通信状态

• 接收满标志：收到新数据，标志位置1；
• 发送空标志：数据发送完成，标志位置1；
  代码中可查询状态，避免数据覆盖、丢包。

四、工程与代码实现（分模块讲解，逐行看懂）

前置准备

1. 使用之前建好的通用工程模板 （复制一份重命名为 Example21_SPI实验）；
2. 工程中添加底层文件：DSP2833x_Spi.c（SPI底层驱动，模板自带）；
3. 编译环境：CCS6，仿真器正常连接、开发板上电。

整体代码框架

分3个部分：

1. SPI初始化函数（时钟+模式+引脚+波特率配置）
2. SPI读写函数（核心收发接口）
3. 主函数（功能测试：DSP自发自收 / 外接设备通信）

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1. 头文件 spi.h（函数声明、宏定义）

#ifndef _SPI_H_
#define _SPI_H_

#include "DSP2833x_Device.h"
#include "DSP2833x_Examples.h"

// 片选引脚SPISTE(GPIO57) 宏定义
#define SPI_CS_L()  GpioDataRegs.GPBCLEAR.bit.GPIO57 = 1  // 片选拉低，选中设备
#define SPI_CS_H()  GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO57  = 1  // 片选拉高，断开设备

void SPI_Init(void);                // SPI初始化
Uint8 SPI_ReadWrite(Uint8 dat);     // SPI读写一体函数（发同时收）

#endif

讲解：

• 宏定义 SPI_CS_L/H：简化片选操作，选中外设必须拉低；
• 声明初始化、读写两个核心函数，主文件调用即可。

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2. 底层文件 spi.c（初始化+读写函数）

（1）SPI初始化函数 SPI_Init

#include "spi.h"

void SPI_Init(void)
{
    EALLOW;
    // 1. 开启SPI外设时钟（必须第一步）
    SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.SPIAENCLK = 1;

    // 2. 配置SPI复用引脚：GPIO54/55/56/57 设为SPI功能
    GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO54 = 1;  // SPISOMI
    GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO55 = 1;  // SPISIMO
    GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO56 = 1;  // SPICLK
    GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO57 = 1;  // SPISTE

    // 3. SPI软件复位，清空状态
    SpiaRegs.SPICCR.bit.SPISWRESET = 0;
    DELAY_US(10);  // 短暂延时，复位稳定
    SpiaRegs.SPICCR.bit.SPISWRESET = 1;

    // 4. 配置SPI模式0 + 8位数据
    SpiaRegs.SPICCR.bit.CPOL = 0;   // 时钟空闲低电平
    SpiaRegs.SPICCR.bit.CPHA = 0;   // 第一个沿采样（模式0）
    SpiaRegs.SPICCR.bit.SPICHAR = 7;// 0~7对应8位数据

    // 5. 配置为主机模式，使能收发
    SpiaRegs.SPICTL.bit.MASTER = 1; // DSP作为主机
    SpiaRegs.SPICTL.bit.TALK   = 1; // 使能发送功能

    // 6. 设置SPI波特率（LSPCLK/4）
    SpiaRegs.SPIBRR = 3;

    // 7. 默认片选拉高，不选中外设
    SPI_CS_H();
    EDIS;
}

逐段讲解：

1. 开启时钟：所有外设第一步，时钟不工作，模块完全无效；
2. 引脚复用：把普通GPIO切换为SPI专用功能（2833引脚都是多功能复用）；
3. 软件复位：初始化前复位SPI，避免上一次残留状态影响；
4. 模式配置 ：固定为实验通用SPI模式0，数据位设为8位（字节传输）；
5. 主机模式：DSP主动发时钟、主动通信；
6. 波特率：设置通信速度；
7. 片选默认高：开机默认不选中任何外设。

（2）SPI读写一体函数 SPI_ReadWrite

SPI 特性：发送和接收同步进行，发1字节的同时，必然会收到1字节。

Uint8 SPI_ReadWrite(Uint8 dat)
{
    SpiaRegs.SPITX = dat;  // 写入发送寄存器，开始发送数据
    while(SpiaRegs.SPISTS.bit.INT_FLAG == 0); // 等待收发完成（标志置1）
    return SpiaRegs.SPIRX; // 读取收到的数据并返回
}

讲解：

1. 把要发送的数据写入SPITX，硬件自动产生时钟、移位发送；
2. while循环阻塞等待通信完成（查询状态位）；
3. 通信结束后，从SPIRX读取对方发来的数据并返回。

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3. 主函数 main.c（功能测试）

这里做最基础的自收发测试（不用外接设备，验证SPI本身是否正常），也可改为外接外设测试。

#include "DSP2833x_Device.h"
#include "DSP2833x_Examples.h"
#include "spi"

Uint8 send_data = 0x55;  // 待发送数据 0x55
Uint8 recv_data = 0;     // 接收数据缓存

void main(void)
{
    InitSysCtrl();    // 系统时钟初始化（150MHz）
    SPI_Init();       // 初始化SPI

    while(1)
    {
        SPI_CS_L();               // 拉低片选，选中设备
        recv_data = SPI_ReadWrite(send_data); // 发送+接收
        SPI_CS_H();               // 拉高片选，结束通信

        send_data++;  // 数据自增，循环测试
        DELAY_US(500000); // 延时500ms
    }
}

功能说明：

1. 系统初始化 → SPI初始化；
2. 死循环中：选中设备 → 收发1字节 → 断开设备；
3. 数据每次+1，间隔500ms循环，可在CCS变量窗口 观察send_data和recv_data。

五、实验操作与现象

1. 上机步骤

1. 工程编译：无报错、无警告；
2. 连接仿真器 + 开发板上电，点击Connect连接DSP；
3. 进入调试模式，打开变量观测窗口 ，添加 send_data、recv_data；
4. 点击运行，观察变量变化。

2. 实验现象（分两种场景）

场景1：SPI自发自收（短接SPISIMO与SPISIMI）

把DSP的发送脚和接收脚直接短接（自己发自己收）：

• 现象：send_data 和 recv_data 数值完全一致，每次+1，循环变化；
• 结论：SPI硬件、代码、配置全部正常。

场景2：外接标准SPI从设备（如SPI Flash）

按硬件接线接好外设后：

• DSP发送指令，外设返回对应数据；
• 变量窗口可看到DSP收到外设的应答数据。

3. 常见故障排查（新手必看）

1. 变量不变、数据全0
   • 排查：SPI时钟是否开启？引脚复用是否配置正确？片选是否拉低？
2. 收发数据乱码
   • 排查：双方SPI模式（CPOL/CPHA）是否一致？波特率是否匹配？有没有共地？
3. 程序卡死在while等待位
   • 排查：硬件接线断路、片选未选中、外设未上电。

六、知识点总结&学习拓展

1. 核心知识点复盘

1. SPI是同步串行通信，4根基本引脚，主机提供时钟；
2. 优先使用模式0（工业最通用）；
3. 2833配置三步：开时钟 → 配引脚复用 → 设模式/波特率；
4. SPI收发同步进行，读写函数一体。

2. 进阶学习方向

1. 中断方式SPI（替代查询方式，提高CPU效率）；
2. 多SPI设备挂载（靠片选区分不同外设）；
3. 外接SPI外设实战：SPI Flash、OLED屏、ADC芯片等；
4. SPI四种模式的切换与适配不同外设。

3. 学习建议

1. 先跑通自发自收实验，确认SPI基础功能；
2. 再尝试简单SPI外设（如SPI OLED），结合外设手册核对模式、波特率；
3. 不要死记寄存器，结合代码对应寄存器功能，理解配置逻辑即可。当前文件内容过长，豆包只阅读了前 29%。