DSP实战TMS320F28035：SPI 初始化与配置要点

赴约

526人浏览 · 2026-04-10 18:43:40

赴约 · 2026-04-10 18:43:40 发布

一、SPI 核心基础

1.1 什么是 SPI

SPI（Serial Peripheral Interface）：同步串行外设接口，一种高速、全双工的串行通信协议。
架构：采用「1 个主机 + 多个从机」的主从架构，主机主导通信，从机被动响应。
通信本质：同步时钟驱动，核心特点是「发即收」，收发同时进行，无单独的读/写指令。

1.2 SPI 硬件引脚（4根核心线）

SPI 标准通信需4根核心引脚，不同厂商命名可能略有差异，但功能一致：

SCLK（Serial Clock）：串行时钟线，由「主机单独产生」，用于同步收发双方的数据传输节奏，决定通信速率。
MOSI（Master Out Slave In）：主机输出、从机输入线，主机通过该线向从机发送数据。
MISO（Master In Slave Out）：主机输入、从机输出线，从机通过该线向主机回传数据。
CS/SS/NSS（Chip Select/Slave Select）：片选信号线，低电平有效（默认），主机通过拉低对应从机的CS引脚，选中该从机进行通信；通信结束后拉高，释放总线，避免多从机干扰。

1.3 SPI 核心特点

全双工：收发数据同时进行，无需等待一方完成再执行另一方，通信效率高。
同步通信：数据传输严格由SCLK时钟边沿控制，时序稳定，适合高速传输。
主从模式：在绝大多数工程场景中，均工作在「主机模式」（产生时钟、发起通信）。
多从机支持：通过多个CS引脚扩展，同一时刻只能有一个从机被选中。
高速性：通信速率通常为几MHz~几十MHz，远高于I2C协议。
无应答机制：数据传输无确认环节，可靠性略低于I2C，但胜在速度快、配置简单。

1.4 时钟极性与相位（CPOL/CPHA）—— SPI配置核心

SPI 一共有4种工作模式，完全由「CPOL（时钟极性）」和「CPHA（时钟相位）」两个参数决定，这两个参数必须与从机设备的配置完全一致，否则会出现通信失败、数据乱码等问题，是SPI配置的重中之重。

1.4.1 CPOL（时钟极性）

定义SCLK时钟线在「空闲状态」（无数据传输时）的电平：

CPOL = 0：SCLK空闲时为低电平（最常用）。
CPOL = 1：SCLK空闲时为高电平（少数特殊外设使用）。

1.4.2 CPHA（时钟相位）

定义数据的「采样边沿」（即从机/主机在SCLK的哪个边沿读取数据）：

CPHA = 0：在SCLK的「第一个边沿」（上升沿或下降沿，由CPOL决定）采样数据。
CPHA = 1：在SCLK的「第二个边沿」采样数据。

1.4.3 4种SPI通信模式对照表

SPI 模式	CPOL	CPHA	SCLK空闲电平	数据采样边沿	常用设备
Mode 0（常用）	0	0	低电平	上升沿	SPI Flash（W25Q系列）、LCD、大多数传感器
Mode 1	0	1	低电平	下降沿	部分TFT屏、专用通信芯片
Mode 2	1	0	高电平	下降沿	少数音频芯片、ADC
Mode 3	1	1	高电平	上升沿	部分高速外设、工业芯片

1.5 SPI 数据传输顺序

MSB first（高位先行）：数据传输时，先发送/接收最高位（如0x12，先传0x1，再传0x2），是绝大多数SPI设备的默认配置。
LSB first（低位先行）：数据传输时，先发送/接收最低位，仅少数特殊芯片支持（如部分传感器），需手动配置。

1.6 SPI 数据位宽

常用位宽：8bit（最普遍，适配绝大多数SPI外设，如Flash、LCD、传感器）。
扩展位宽：部分外设支持16bit（如部分ADC、DAC），TI C2000系列DSP支持3~16位可配置，按需调整。

1.7 NSS/CS 管理方式

1.7.1 软件 NSS（推荐）

原理：将CS引脚配置为普通GPIO，通过代码手动拉低（选中从机）、拉高（释放从机）。
优势：灵活度高，支持多从机扩展，适配绝大多数工程场景，是实际开发中最常用的方式。

1.7.2 硬件 NSS

原理：利用SPI外设自带的NSS引脚，由SPI模块自动控制拉低/拉高，无需手动操作。
劣势：仅适合单从机场景，灵活性差，工程中极少使用。

1.8 SPI 通信本质：发即收

SPI 协议没有“只发不收”或“只收不发”的操作，核心本质是「发即收」：

主机发送1字节数据的同时，必然会从MISO线接收1字节数据（即使不需要接收，也会自动接收）。
若想从从机读取数据，必须向从机发送一个「虚拟字节」（通常为0x00或0xFF），用于产生SCLK时钟，触发从机输出数据。
结论：SPI的读函数和写函数是同一个，本质都是“发送+接收”的组合操作。

二、F28035 SPI 初始化标准流程

TI C2000系列DSP（如F28035、F28335）的SPI初始化，遵循以下6个步骤，顺序错误会导致SPI无法正常工作，记牢即可：

GPIO 复用配置：将普通IO引脚复用为SPI功能引脚（SIMO、SOMI、SCLK），部分引脚需配置上拉、异步输入。
时钟使能：SPI的时钟由LSPCLK（低速外设时钟）提供，C2000默认已使能，无需额外配置，只需关注后续波特率分频即可。
SPI 软件复位：先将SPI模块复位（清空所有配置），再进行参数配置，避免残留配置影响功能。
配置核心参数：包括主从模式、CPOL/CPHA（工作模式）、波特率分频、数据位宽、MSB/LSB、NSS管理方式。
退出软件复位，使能SPI：所有参数配置完成后，退出复位状态，SPI模块开始工作。
调试与优先级配置：配置调试模式（断点不影响通信）、片选引脚极性等，提升工程实用性。

三、SPI IO 初始化（GPIO复用，硬件基础）

SPI IO初始化的核心是“将普通GPIO复用为SPI功能”，以下代码可直接复制使用，适配SPIA/SPIB双模块，注释详细，无需修改核心逻辑，仅需根据硬件修改引脚编号即可。

3.1 代码

void SPI_IOinit()
{
EALLOW;
    // FLASH、LCD 相关控制脚配置为普通 GPIO
    EECSMUX = 0;    EECSDIR = 1;
    LCD_BKMUX = 0;  LCD_BKDIR = 1;
    LCD_RSTMUX = 0; LCD_RSTDIR = 1;
    LCD_CDMUX = 0;  LCD_CDDIR = 1;
    LCD_CSMUX = 0;  LCD_CSDIR = 1;

#ifdef TFT_SPIA
    // 上拉使能
    GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO16 = 0;
    GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO17 = 0;
    GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO18 = 0;

    // 异步输入模式
    GpioCtrlRegs.GPAQSEL2.bit.GPIO16 = 3;
    GpioCtrlRegs.GPAQSEL2.bit.GPIO17 = 3;
    GpioCtrlRegs.GPAQSEL2.bit.GPIO18 = 3;

    // 复用为 SPIA
    GpioCtrlRegs.GPAMUX2.bit.GPIO16 = 1;
    GpioCtrlRegs.GPAMUX2.bit.GPIO17 = 1;
    GpioCtrlRegs.GPAMUX2.bit.GPIO18 = 1;
#else
    // SPIB 对应 GPIO 配置
#endif

    CE_High();  // FLASH 片选拉高，避免总线冲突
EDIS;
}

3.2SPI FIFO 初始化（提升速度）

void spi_fifo_init()
{
    PtrSPI->SPIFFTX.bit.SPIRST = 1;
    PtrSPI->SPIFFTX.bit.SPIFFENA = 1;     // 使能 FIFO
    PtrSPI->SPIFFTX.bit.TXFFIENA = 0;     // 关闭发送中断
    PtrSPI->SPIFFRX.bit.RXFFIENA = 0;     // 关闭接收中断
    PtrSPI->SPIFFRX.bit.RXFFIL = 4;       // FIFO 触发深度
    PtrSPI->SPIFFCT.all = 0x0;
}

开启 FIFO 可以大幅提高刷屏速度。
不使用中断，查询方式更简单、稳定、易调试。

3.3 配置要点

EALLOW/EDIS必须成对使用：TI C2000的GPIO、SPI等控制寄存器是受保护的，必须先解锁（EALLOW）才能修改，配置完成后重新锁定（EDIS）。
上拉电阻必须开启：SPI通信属于高速串行传输，开启内部上拉可以增强信号抗干扰能力，避免因信号抖动导致通信错误。
异步输入配置：将SPI引脚配置为异步输入（GPAQSELx=3），可以消除同步延迟，保证高速传输时的数据采样准确。
复用编号必须查数据手册：不同DSP型号、不同SPI模块（SPIA/SPIB）的GPIO复用编号不同（如SPIA复用1，SPIB复用3），绝对不能写错，否则引脚无法正常工作。
CS引脚初始化：初始化时必须将CS引脚拉高，避免总线冲突，后续通信时再手动拉低选中对应从机。

四、SPI 寄存器初始化

SPI核心参数均通过寄存器配置，以下代码对应TI C2000的SPI寄存器操作，配置为「主机模式、8bit数据、Mode 1、波特率LSPCLK/4」，注释详细，逐行解析核心作用，可直接复制使用。

4.1 代码

// SPI模块指针（根据使用的模块修改：SpiaRegs=SPIA，SPIBRegs=SPIB）
#define PtrSPI  SpiaRegs

/**
 * @brief  SPI核心参数初始化（主机模式）
 * @note   配置：8bit数据、CPOL=0、CPHA=1（Mode1）、波特率LSPCLK/4、软件NSS
 */
void spi_init()
{
    CE_High();  // 初始化前拉高CS，避免总线冲突

    // 1. SPI软件复位（必须最先执行，清空原有配置）
    PtrSPI->SPICCR.bit.SPISWRESET = 0; // 拉低复位，开启复位状态

    // 2. 配置数据位宽：8bit（SPICHAR=7 → 7+1=8bit）
    PtrSPI->SPICCR.bit.SPICHAR = 7;    // TI C2000：SPICHAR=n → 数据位宽=n+1

    // 3. 配置CPOL=0（SCLK空闲时为低电平，对应Mode1/Mode0）
    PtrSPI->SPICCR.bit.CLKPOLARITY = 0 ; 

    // 4. 配置CPHA=1（下降沿采样数据，对应Mode1）
    PtrSPI->SPICTL.bit.CLK_PHASE = 1;   // 数据在SCLK上升沿输出，下降沿采样

    // 5. 配置主从模式：1=主机模式（DSP产生SCLK，发起通信）
    PtrSPI->SPICTL.bit.MASTER_SLAVE  = 1;

    // 6. 配置波特率：SPIBRR=3 → 波特率=LSPCLK/(SPIBRR+1)=LSPCLK/4
    PtrSPI->SPIBRR = 3;             // SPIBRR≥3时，波特率公式：LSPCLK/(SPIBRR+1)

    // 7. 退出软件复位，使能SPI模块（所有参数配置完成后执行）
    PtrSPI->SPICCR.bit.SPISWRESET = 1; 

    // 8. 调试与优先级配置（实用配置，避免调试时中断通信）
    PtrSPI->SPIPRI.bit.FREE = 1;   // 断点调试时，SPI继续传输，不中断
    PtrSPI->SPIPRI.bit.STEINV = 0; // SPISTE引脚低电平有效（硬件NSS用，软件NSS不影响）
}

4.2 关键配置总结

软件复位顺序：必须先执行「SPISWRESET=0」（复位），配置完所有参数后，再执行「SPISWRESET=1」（退出复位），顺序绝对不能错。
数据位宽配置：TI C2000的SPICHAR寄存器，值为n时，数据位宽为n+1，常用「SPICHAR=7」（8bit）。
工作模式配置：代码中「CPOL=0，CPHA=1」，对应SPI Mode 1，需根据从机设备的数据手册修改，确保与从机一致。
主从模式：「MASTER_SLAVE=1」为主体模式，是工程中最常用的模式；若需配置为从机，改为0即可。
波特率计算（TI C2000专属）：
- 当SPIBRR ≥ 3时，波特率 = LSPCLK / (SPIBRR + 1)
- 当SPIBRR < 3时，波特率 = LSPCLK / 4
- 注意：LSPCLK通常为系统时钟SYSCLK的二分频，波特率不能超过从机的最大支持时钟。
调试配置：「FREE=1」是实用配置，断点调试时SPI不会中断传输，避免调试时通信异常。

五、SPI 单字节收发函数（体现“发即收”本质）

结合SPI“发即收”的核心特点，读写函数是同一个，以下代码实现SPI单字节收发，适配8bit数据传输，可直接调用。

5.1 代码

/**
 * @brief  SPI单字节收发函数（发即收）
 * @param  a: 要发送的字节数据
 * @retval 接收从机返回的字节数据
 */
uint8_t Send_Byte(uint16_t a)
{
    Uint16 rdata;  // 接收数据（C2000 SPI接收寄存器为16bit）

    PtrSPI->SPICTL.bit.TALK  = 1;                // 使能SPI发送通道，允许主机输出数据
    PtrSPI->SPITXBUF = (a << 8) & 0xff00;        // 发送数据：8bit数据左移8位，占用SPITXBUF高8位
    while(PtrSPI->SPIFFRX.bit.RXFFST >= 4 ) { } 	// 等待接收完成（FIFO模式，等待FIFO清空）
    // while(SpiaRegs.SPISTS.bit.INT_FLAG == 0) {} // 备选：等待中断标志位（非FIFO模式，更常用）
    rdata = PtrSPI->SPIRXBUF;                    // 读取接收缓冲区的数据（16bit）
    return (uint8_t)(rdata >> 8);                // 右移8位，提取有效8bit数据，返回
}
uint16_t Get_Byte(void)
{
    uint8_t rdata;
    PtrSPI->SPICTL.bit.TALK = 0;      // 关闭发送通路
    PtrSPI->SPITXBUF = DUMMYDATA;     // 发空包产生时钟
    while(PtrSPI->SPIFFRX.bit.RXFFST == 0);
    rdata = PtrSPI->SPIRXBUF;
    return rdata;
}

5.2 核心原理（理解“发即收”）

TALK位使能：「TALK=1」开启SPI发送通道，主机才能向从机发送数据；若为0，发送通道关闭，无法发送数据。
发送数据：TI C2000的SPITXBUF（发送寄存器）是16bit，而我们配置的是8bit数据传输，因此需将8bit数据左移8位，占用寄存器的高8位，避免数据错位。
等待接收：两种等待方式二选一，FIFO模式（代码中方式）适合高速传输，中断标志位方式适合普通场景，均能实现“等待收发完成”。
接收数据：SPIRXBUF（接收寄存器）也是16bit，接收的8bit数据存放在高8位，因此需右移8位，提取有效数据并返回。

本文完，感谢阅读！如果对你有帮助，欢迎点赞、收藏、关注~

作者：自动化小小

日期：2026年4月

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