STM32F103RB 实作笔记（九）- PWM + SPI +MAX6675 整合试验

个人工作上的关系，需要做一款温度控制风扇速度的控制器，还需要能够看到温度和PWM的值。于是我用这个不熟悉的 STM32F103 试试，顺便把 PWM 和 SPI 也了解一番。

一开始当然也是跌跌撞撞，搞了很久才弄清楚。这篇笔记记录怎么做好的过程。

实验的过程是以正点原子 STM32F103 nano开发板和他附上的练习程式开始。

参考 NANO 的程式

依照正点原子的教材，跑了一下 nano 程式，执行了 OK！原来的程式里面 PWM 用 TIM3 的 channel_1 控制 PC6 的 LED 闪烁。SPI 是用 SPI2 控制 W25Q16 进行读写。

由于 PWM 和 SPI2 都被开发板占有，我选了另外一组 TIM2_CH2 和 SPI1 做我的控制件。作业如下：

PWM

从原来的程式，可以知道要调整那么多开关，以下是 nano 的 测试程式内容：

void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc) 

{                   

  RCC->APB1ENR|=1<<1;      //TIM3 时钟使能   

  RCC->APB2ENR|=1<<4;          //使能 PORTC 时钟   

  GPIOC->CRL&=0XF0FFFFFF;//PC6 输出 

  GPIOC->CRL|=0X0B000000;    //复用功能输出         

  RCC->APB2ENR|=1<<0;          //使能 AFIO 时钟   

  AFIO->MAPR&=0XFFFFF3FF; //清除 MAPR 的[11:10] 

  AFIO->MAPR|=3<<10;              //部分重映像,TIM3_CH1->PC6 

  TIM3->ARR=arr;          //设定计数器自动重装值   

  TIM3->PSC=psc;          //预分频器不分频 

  TIM3->CCMR1|=7<<4;          //CH1 PWM2 模式       

  TIM3->CCMR1|=1<<3;        //CH1 预装载使能         

  TIM3->CCER|=1<<0;            //OC1  输出使能        

  TIM3->CR1=0x0080;            //ARPE 使能   

  TIM3->CR1|=0x01;              //使能定时器 3      

}           

这里直接写正确的进行方式，不讲其他的故事了

设定 TIMx_CHx 有下面几个部分:

1. 查看 APIO 的資料，把 TIM2 的 “REMAP” 里面对应的 GPIO pin 脚选定。

参考 nano 的预留 IO 脚，我们选择 TIM2_CH2, 脚位是 PA1. 这个时候 要记得 APIO_MAPR 的 TIM2_REMAP 要选择 “00" 或 ”10“.

2. 进RCC，要把 TIM2 的开关打开

这个是 RCC->APB1ENR 的内容，可以看到 TIM3 bit_1, TIM2 是在 bit_0. 所以，还要把 AFIO 输出的开关 打开，改成

RCC->APB1ENR|=1<<0;      //TIM2 时钟使能

RCC->APB2ENR|=1<<0;     //select AFIO output

4. 把 GPIO 的相关开关打开

这个部分要很熟悉才是， 但是记得 用 0xB 设定 pin 脚输出模式：

RCC->APB2ENR|=1<<2; //PORTA 

GPIOA->CRL&=0XFFFFFF0F; //PA1

GPIOA->CRL|=0X000000B0; //'1011 to PA1

5. 把 APIO 的开关打开

主要就是 复用重映射和调试I/O配置寄存器(AFIO_MAPR) 的设定

   AFIO->MAPR&=0XFFFFFCFF; // '1100' to clear REMAPR[9:8] TIM2

6. 把 TIM2 的相关开关设定好

这个部分就是抄袭原来的范例，没有变更：

TIM2->ARR=arr; //set frequency to TIM2  

TIM2->PSC=psc; //psc

TIM2->CR1=0x0080;    //ARPE 

TIM2->CR1|=0x01;    //3 

7. 把 CH2 的相关开关设定好

这里要特变注意到的是 CH1,CH2 在 TIMx_CCMR1 ；CH3,CH4 在 TIMx_CCMR2. 两个不同寄存器里面。检查寄存器的结构，可以看出 bit 0-7 一组（CH1, CH3）和 bit 8~15（CH2, CH4)；

因为我们选的是 CH2, 所以设定在 CCMR1.

CCER 没有变化，直接拿过来。

//----TIM2_CH2 setting--

TIM2->CCMR1|=7<<12;  //CH2 PWM2CH2->  

TIM2->CCMR1|=1<<11; //CH2 PWM2CH2->   

TIM2->CCER|=1<<4;    //CC2E_OC2

8. 最后一个很重要 CCRx

这一段資料在 pwm.h 的 Define 里面。就是 每一个CH 都有自己的 CCR

CH1 对 CCR1，CH2 对 CCR2，CH3 对 CCR3，CH4 对 CCR4.下面示范了几个不同写法；

//TIM3->CCR1 LED6 

#define LED6_PWM_VAL TIM3->CCR1 

//TIM3->CCR2 LED7 

#define PC7_PWM_VAL TIM3->CCR2 

//TIM2->CCR3 PB10

#define PB10_PWM_VAL TIM2->CCR3 

//TIM2->CCR2 PA1

#define PA1_PWM_VAL TIM2->CCR2 

如果对直接修改的过程没有信心， 可以先改一个 TIM3_CH2 的过程测试（PC7 LED 明暗）。多验证几种，多改几次会有信心些。

以下是修改完成的 PWM 程式

pwm.c

//

//change it to TIM2 CH2-PA1

//arr the valeu to auto-reload

//pscPrescaler value--f CK_PSC /(PSC[15:0]+1)

void TIM2_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)

{  //--------GPIOB-- setting ------------------------

RCC->APB2ENR|=1<<2; //PORTA 

GPIOA->CRL&=0XFFFFFF0F; //PA1

GPIOA->CRL|=0X000000B0; //'1011 to PA1

//---TIM2 setting   

RCC->APB1ENR|=1<<0;     //TIM2 

RCC->APB2ENR|=1<<0;     //select AFIO output

    AFIO->MAPR&=0XFFFFFCFF; //清'1100' to clear REMAPR[9:8] TIM2

//---TIM2-CH2 setting    

// AFIO->MAPR|=0xE<<8;      //TIM2_REMAP10=10,->'1110'

TIM2->ARR=arr; //set frequency to TIM2  

TIM2->PSC=psc; //psc

TIM2->CR1=0x0080;    //ARPE 

TIM2->CR1|=0x01;    //3

//----TIM2_CH2 setting--

TIM2->CCMR1|=7<<12;  //CH2 PWM2CH2->  

TIM2->CCMR1|=1<<11; //CH2 PWM2CH2->   

TIM2->CCER|=1<<4;    //CC2E_OC2    

}

pwm.h

#ifndef __PWM_H

#define __PWM_H

#include "sys.h"

//  

//try a new PWM by TIM2   

//

//TIM3->CCR1 LED6 

#define LED6_PWM_VAL TIM3->CCR1 

//TIM3->CCR1 LED6 

#define PA7_PWM_VAL TIM3->CCR2 

//TIM2->CCR3 PB10

#define PB10_PWM_VAL TIM2->CCR3 

//TIM2->CCR2 PA1

#define PA1_PWM_VAL TIM2->CCR2 

void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);

void TIM2_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);

#endif

pwm.h 里面保留了 nano 开发板原来的 PC6 亮度调变程式；目的在视觉观察程式是否正常用的。

SPI

SPI 的原件很多，应用也很广，在网上也能够取得许多不同的程式。这次试验的目的在用 SPI1 接收 MAX6675 的讯号。这里先调整 SPI。

下面是 nano 板的程式，选的是 SPI2.

spi2.c

//-------------------------------------------------

void SPI2_Init(void) 

{     

  RCC->APB2ENR|=1<<3;        //PORTB 时钟使能       

  RCC->APB1ENR|=1<<14;          //SPI2 时钟使能   

  //这里只针对 SPI 口初始化 

  GPIOB->CRH&=0X000FFFFF;   

  GPIOB->CRH|=0XBBB00000;  //PB13/14/15 复用             

  GPIOB->ODR|=0X7<<13;        //PB13/14/15 上拉 

  SPI2->CR1|=0<<10;      //全双工模式   

  SPI2->CR1|=1<<9;        //软件 nss 管理 

  SPI2->CR1|=1<<8;       

  SPI2->CR1|=1<<2;        //SPI 主机 

  SPI2->CR1|=0<<11;      //8bit 数据格式   

  SPI2->CR1|=1<<1;        //空闲模式下 SCK 为 1 CPOL=1 

  SPI2->CR1|=1<<0;        //数据采样从第二个时间边沿开始,CPHA=1     

  //对 SPI2 属于 APB1 的外设.时钟频率最大为 36M. 

  SPI2->CR1|=3<<3;        //Fsck=Fpclk1/256 

    SPI2->CR1|=0<<7;        //MSBfirst       

  SPI2->CR1|=1<<6;        //SPI 设备使能 

  SPI2_ReadWriteByte(0xff);    //启动传输       

}     

//---------------------------------------------------

u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData) 

{     

  u16 retry=0;           

  while((SPI2->SR&1<<1)==0)  //等待发送区空   

  { 

    retry++; 

    if(retry>=0XFFFE)return 0;   //超时退出 

  }           

  SPI2->DR=TxData;            //发送一个 byte   

  retry=0; 

  while((SPI2->SR&1<<0)==0)    //等待接收完一个 byte     

  { 

    retry++; 

    if(retry>=0XFFFE)return 0;  //超时退出 

  }                           

  return SPI2->DR;                      //返回收到的数据                 

}         

spi2.h

#ifndef __SPI_H 

#define __SPI_H 

#include "sys.h" 

// SPI 总线速度设置   

#define SPI_SPEED_2        0 

#define SPI_SPEED_4        1 

#define SPI_SPEED_8        2 

#define SPI_SPEED_16       3 

#define SPI_SPEED_32       4 

#define SPI_SPEED_64       5 

#define SPI_SPEED_128      6 

#define SPI_SPEED_256      7   

void SPI2_Init(void);          //初始化 SPI2 口 

void SPI2_SetSpeed(u8 SpeedSet);    //设置 SPI2 速度       

u8 SPI2_ReadWriteByte(u8 TxData);  //SPI2 总线读写一个字节 

#endif 

1. 查看 APIO 的資料，把 SPI1 的 "REMAP” 里面对应的 GPIO pin 脚选定。

选 pin 脚的事情要好好看看！

A。 没有 SPI2 的复用資料？

因为没有 SPI2 資料表比较，很容易就忽略了 **“NSS”**的使用技巧。从复用表上了解到需要用到的 pin 脚有 4 个，NSSSCKMISOMOSI. 再看看 nano 的程式

  GPIOB->CRH|=0XBBB00000;  //PB13/14/15 复用             

  GPIOB->ODR|=0X7<<13;        //PB13/14/15 上拉 

只定义了 3 个 脚位，就是 SCKMISOMOSI。nano 資料说明是 “使用的是 PB13、14、15 这 3 个（SCK.、MISO、MOSI，CS 使用软件管理方式），所以设置这三个为复用功能 IO”。

再查了下网络其他讨论 STM32F103 的文章，有许多负面的声音。不过，没关系，我们只要知道怎么用就好。

B。选用 nano 预留，没其他使用的脚位

SPI1 的 PA4567 这一组可以使用。

为了日后使用方便，我们把复用 GPIO 另外定义如下:

复用的 IO 要用 0xB. 没有定义 PA4.

void SPI1_GPIO_Init(void)

{

    RCC->APB2ENR|=1<<3;       //PORTA selected  

AFIO->MAPR&=!(1)<<0; //SPI1_REMAP=0, pin out PA4,5,6,7

//SPI set GPIO output

GPIOA->CRL&=0X000FFFFF; //clear PA5,6,7

GPIOA->CRL|=0XBBB00000;//PA5,6,7 '1011' 

GPIOA->ODR|=0X7<<5;    //PA5,6,7 high

}

2. 进RCC，要把 SPI1 的开关打开

从資料上看到 SPI1 是在 RCC->APB2ENR 的 pin 12.

所以：

RCC->APB2ENR|=1<<12;      //SPI1 enable， APB2ENR bit12 

3.设定 SPI1 的相关参数。

参考STM32F103 的 資料，SPI 的主要设定都在 CR1，如下：

再参考其他程式 和 nano 板的程式，改写成下面这样：

// ====setting SPI    

    SPI1->CR1|=0<<10;// dual-channel

SPI1->CR1|=1<<8;  //if SSM=1,internal slave

SPI1->CR1|=1<<2; //set as a SPI master