提高SPI時鐘時通信異常的案例分享

有人采用STM32H743ZI芯片的SPI外設(shè)跟ADC器件通信，發(fā)現(xiàn)一旦SPI的SCK時鐘超過25MHz時，比如50Mhz，就會發(fā)生讀取數(shù)據(jù)失敗，并提示Busy忙信息或ERR錯誤信息。反正只要串行時鐘不超過25Mhz，收發(fā)都很正常。

但是STM32H743芯片手冊上明白地說了SPI時鐘最高可達150MHz，這會是什么原因呢？

根據(jù)他所提到的異?，F(xiàn)象初步判斷，不論他的硬件方面還是軟件配置方面都應(yīng)該沒有很大的問題，不然根本沒法通信。像這種情況有可能是下面幾種原因之一或組合原因【當(dāng)然不僅限于這些】：

第一種情況就是通信速率明顯提高時，由于通信速率加快，而接收處理的相關(guān)代碼本身所用時間相對固定，這樣可能導(dǎo)致不能及時讀走數(shù)據(jù)而發(fā)生溢出，尤其是基于查詢方式或中斷方式接收處理時。這時我們可以考慮對接收代碼做進一步的精簡優(yōu)化，壓縮接收處理時間，或者改用DMA方式進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。

第二種情況就是當(dāng)通信速率明顯提高時，跟外設(shè)復(fù)用的GPIO輸出速率檔位的配置沒有跟上來。以本案例來說，當(dāng)我們將SPI的時鐘上到50MHz甚至更高時，若相應(yīng)的GPIO的輸出速率配置還維持在相對低速水平，與實際輸出需求不相匹配時往往就會出現(xiàn)異常。

關(guān)于這個配置，如果使用STM32CubeMx配置的話就非常簡單，通過菜單選擇即可完成。如下圖所示：

第三種情況就是當(dāng)通信速率明顯提高時，即使相應(yīng)的GPIO輸出能力配置也匹配了，但有些情況下還是有可能出通信異常的問題。我們知道，當(dāng)GPIO輸出速率越來越高的時候，GPIO模塊帶來的噪聲也越大，作為通信口時其信號質(zhì)量也會隨著通信速率的提升而變差，當(dāng)然，此時芯片所需的功耗也隨之增大。對于很多STM32系列芯片，當(dāng)GPIO輸出速率達到一定程度時，建議開啟片內(nèi)GPIO補償單元?！鞠旅娼貓D是兩個STM32系列關(guān)于GPIO補償單元的介紹文字】

該GPIO補償單元的作用就是通過控制IO口的輸出斜率，降低GPIO的噪聲對整個電源的影響并盡力改善信號質(zhì)量，所以當(dāng)我們基于STM32芯片實現(xiàn)較高速率的通信時，比方50Mhz甚至上百兆的SPI或USB通信時，如果芯片有GPIO補償單元的話，建議將其開啟。順便提醒下，使用GPIO補償單元的話，往往對電源電壓有相應(yīng)要求，具體依手冊而定。

下面是分別基于STM32F4和STM32F7系列的HAL庫相關(guān)開啟GPIO補償單元的函數(shù)。

至于本案例異常的真正原因是什么呢？后來經(jīng)確認屬于上面提到的第二種情況，GPIO輸出速率擋位選擇與實際輸出需求不匹配，稍加調(diào)整配置就好。