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概述
本文主要介绍使用Renesas MCU之SPI读写数据功能，包括硬件资源介绍,FSP配置项目的方法，还介绍了SCI_SPI的接口函数，笔者使用一款SPI接口类型的LCD作为Device，使用SCI_SPI接口驱动该LCD,还编写测试函数验证其功能。
1 软硬件介绍
1.1 软件版本信息
| 软硬件信息 | 版本信息 |
|---|---|
| Renesas MCU | R7FA4M2AD3C |
| Keil | MDK ARM 5.38 |
| FSP 版本 | 5.3.0 |
| 调试工具：st-link | ST-LINK/V2-1 |
注意：
在Keil MDK中可以更改FSP的版本，方法如下
1.2 ST7796-LCD
LCD的PIN引脚功能介绍
| 序号 | 模块引脚 | 引脚说明 |
| 1 | VCC | 屏电源正 |
| 2 | GND | 屏电源地 |
| 3 | LCD_CS | 液晶屏片选控制信号，低电平有效 |
| 4 | LCD_RST | 液晶屏复位控制信号，低电平复位 |
| 5 | LCD_RS | 液晶屏命令/数据选择控制信号 高电平：数据，低电平：命令 |
| 6 | SDI(MOSI) | SPI总线写数据信号（SD卡和液晶屏共用） |
| 7 | SCK | SPI总线时钟信号（SD卡和液晶屏共用） |
| 8 | LED | 液晶屏背光控制信号（如需要控制，请接引脚，如不需要控制，可以不接） |
| 9 | SDO(MISO) | SPI总线读数据信号（SD卡和液晶屏共用） |
| 10 | CTP_SCL | 电容触摸屏IIC总线时钟信号（无触摸屏的模块不需连接） |
| 11 | CTP_RST | 电容触摸屏复位控制信号，低电平复位（无触摸屏的模块不需连接） |
| 12 | CTP_SDA | 电容触摸屏IIC总线数据信号（无触摸屏的模块不需连接） |
| 13 | CTP_INT | 电容触摸屏IIC总线触摸中断信号，产生触摸时，输入低电平到主控（无触摸屏的模块不需连接） |
| 14 | SD_CS | SD卡片选控制信号，低电平有效（不使用SD卡功能，可不接） |
实体LCD Port对应关系如下图所示
1.3 MCU IO与LCD PIN对应关系
| RA4M2 PIN引脚 | LCD PIN引脚 |
|---|---|
| BSP_IO_PORT_01_PIN_01 | MOSI |
| BSP_IO_PORT_01_PIN_00 | MISO |
| BSP_IO_PORT_01_PIN_02 | SCK |
| BSP_IO_PORT_01_PIN_05 | CS |
| BSP_IO_PORT_01_PIN_06 | RST |
| BSP_IO_PORT_01_PIN_03 | RS |
2 FSP配置项目
2.1 配置项目参数
1）配置系统工作时钟，笔者的开发板使用的外部晶振为12M Hz
2) 在Pins面板上使能SCI0配置，选择IO口如下
3）在stack面板上创建SPI模块
4）配置SPI的相关参数
2.2 生成项目框架
完成参数配置之后，就可以生成项目框架，点击Generate project就可以生成项目代码，使用Keil打开项目，其结构如下：
3 代码实现
3.1 SPI的库函数
3.1.1 R_SCI_SPI_Open()
函数原型：
fsp_err_t R_SCI_SPI_Open( spi_ctrl_t * p_api_ctrl,
spi_cfg_t const *const p_cfg ) 函数功能： 初始化SPI通信模式
该函数的主要任务如下:
1）执行参数检查和处理错误条件。
2）开启SCI通道时钟。
3）使用默认值和用户可配置选项初始化相关的寄存器。
4）提供与其他API函数一起使用的通道句柄。参数介绍：
返回值：
p_api_ctrl Pointer to the control structure. p_cfg Pointer to a configuration structure.
FSP_SUCCESS Channel initialized successfully. FSP_ERR_ASSERTION An input parameter is invalid or NULL. FSP_ERR_ALREADY_OPEN The instance has already been opened. FSP_ERR_IP_CHANNEL_NOT_PRESENT The channel number is invalid.
3.1.2 R_SCI_SPI_Read()
函数原型：
fsp_err_t R_SCI_SPI_Read ( spi_ctrl_t *const p_api_ctrl,
void * p_dest,
uint32_t const length,
spi_bit_width_t const bit_width ) 函数功能：从SPI设备接收数据。
该函数的主要任务如下:
1）执行参数检查和处理错误条件。
2）使发射机。
3）使接收机。
4）启用中断。
5）通过向TXD寄存器写入数据来启动数据传输。
6）从接收缓冲区接收数据发生完全中断，并将数据复制到目标缓冲区。
7）通过接收缓冲区完全中断和发送虚拟数据完成数据接收。
8）禁用发射机。
9）禁用接收机。
10）禁用中断。参数介绍：
返回值介绍：
p_api_ctrl Pointer to the control structure. p_dest Pointer to the destination buffer. length The number of bytes to transfer. bit_width Invalid for SCI_SPI (Set to SPI_BIT_WIDTH_8_BITS).
FSP_SUCCESS Read operation successfully completed. FSP_ERR_ASSERTION One of the following invalid parameters passed:
- Pointer p_api_ctrl is NULL
- Bit width is not 8 bits
- Length is equal to 0
- Pointer to destination is NULL
FSP_ERR_NOT_OPEN The channel has not been opened. Open the channel first. FSP_ERR_UNSUPPORTED The given bit_width is not supported. FSP_ERR_IN_USE A transfer is already in progress.
3.1.3 R_SCI_SPI_Write()
函数原型：
fsp_err_t R_SCI_SPI_Write ( spi_ctrl_t *const p_api_ctrl,
void const * p_src,
uint32_t const length,
spi_bit_width_t const bit_width ) 函数功能：将数据传输到SPI设备
该函数的主要任务如下:
1）执行参数检查和处理错误条件。
2）使发射机。
3）启用中断。
4）开始数据传输与数据通过传输缓冲区空中断。
5）从源缓冲区复制数据到SPI数据寄存器进行传输。
6）通过传输缓冲区空中断完成数据传输。
7）禁用发射机。
8）禁用接收机。
9）禁用中断。参数介绍
返回值
p_api_ctrl Pointer to the control structure. p_src Pointer to the source buffer. length The number of bytes to transfer. bit_width Invalid for SCI_SPI (Set to SPI_BIT_WIDTH_8_BITS).
FSP_SUCCESS Write operation successfully completed. FSP_ERR_ASSERTION One of the following invalid parameters passed:
- Pointer p_api_ctrl is NULL
- Pointer to source is NULL
- Length is equal to 0
- Bit width is not equal to 8 bits
FSP_ERR_NOT_OPEN The channel has not been opened. Open the channel first. FSP_ERR_UNSUPPORTED The given bit_width is not supported. FSP_ERR_IN_USE A transfer is already in progress.
3.2 应用函数接口
3.2.1 SPI初始化函数
代码第25行：调用R_SCI_SPI_Open函数初始化SPI接口
3.2.2 读数据接口
代码第48行：调用R_SCI_SPI_Read接口读取数据
代码第50行：等待数据读取完成
3.2.3 写数据接口
代码第37行：调用R_SCI_SPI_Write接口写数据
代码第39行：等待写数据完成
3.2.4 回调函数
代码第14行：检测传输数据事件
代码第15行：数据传输完成，传输数据控制字置位
3.2.5 SPI应用程序源代码
/*
FILE NAME : bsp_spi.c
Description: generate pwm by timer
Author : [email protected]
Date : 2024/06/03
*/
#include "bsp_spi.h"
#include "hal_data.h"
static volatile bool g_transfer_complete = false;
void g_spi0_callback (spi_callback_args_t * p_args)
{
if (SPI_EVENT_TRANSFER_COMPLETE == p_args->event)
{
g_transfer_complete = true;
}
}
void sci_spi_basic_init (void)
{
fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
/* Initialize the SPI module. */
err = R_SCI_SPI_Open(&g_spi0_ctrl, &g_spi0_cfg);
/* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
assert(FSP_SUCCESS == err);
}
void hal_spi_writebyte( uint8_t byte )
{
fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
uint8_t buff[1];
g_transfer_complete = false;
buff[0] = byte;
err = R_SCI_SPI_Write(&g_spi0_ctrl, buff, 1, SPI_BIT_WIDTH_8_BITS);
assert(FSP_SUCCESS == err);
while (false == g_transfer_complete);
}
uint8_t hal_spi_readbyte(void)
{
fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
uint8_t buff[1];
g_transfer_complete = false;
err = R_SCI_SPI_Read( &g_spi0_ctrl, buff, 1, SPI_BIT_WIDTH_8_BITS);
assert(FSP_SUCCESS == err);
while (false == g_transfer_complete);
return buff[0];
}
/* End of this file */3.3 LCD驱动程序实现
3.3.1 驱动代码
LCD的驱动代码在改文章中已经实现：
使用SPI驱动串行LCD的驱动实现(STM32F4)_spi+lcd-CSDN博客
这里只需修改SPI相关的接口即可，和LCD相关的代码不需要修改，直接引用。
修改和MCU相关的底代码：
1）SPI接口代码。这里需要编写读写数据函数，其函数原型如下：
源代码：
void SPI_WriteByte(uint8_t byte)
{
hal_spi_writebyte(byte);
}
uint8_t SPI_ReadByte(void)
{
return hal_spi_readbyte();
} 2）其他IO库配置
源代码：
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "bsp_spi.h"
#include "hal_data.h"
#define LCD_CS_CLR R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LCD_CS_SET R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_05, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LCD_RST_CLR R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_06, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LCD_RST_SET R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_06, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
#define LCD_RS_CLR R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_LOW)
#define LCD_RS_SET R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_01_PIN_03, BSP_IO_LEVEL_HIGH)3.3.2 测试代码实现
代码第341行：初始化SPI接口
代码第343行：初始化LCD
源代码：
void disp_init(void)
{
sci_spi_basic_init();
/*You code here*/
LCD_Init();
LCD_direction(0);
LCD_Clear(GREEN);
}编写一个改变屏幕颜色变化的测试函数
void lcd_test( void )
{
uint16_t color_list[6]= {BRRED, BLUE, MAGENTA, RED, YELLOW, GREEN};
static int index = 0;
LCD_Clear( color_list[index] );
index++;
R_BSP_SoftwareDelay( 1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
if( index > 6 )
index = 0;
}4 测试结果
1）改变屏幕的颜色：粉色
2）改变屏幕的颜色：蓝色
