某次设计需要使用nRF24L01实现数据的双向通信,将原本在51单片机上运行成功的程序移植到STM8单片机上时,出现无法运行的问题。尝试读取nRF24L01内部的寄存器以查看模块工作状态时,发现无论哪个寄存器读出值均为0x08。现具体描述此次经历以及最后的解决方法。
原设计平台为IAP15W4K58S4,开发环境Keil uVision4,设定的工作频率22.1184MHz;移植的目标平台为STM8S105K4T6,开发环境IAR for STM8,使用HSE:8MHz,CPU时钟不分频。
设计同时使用波特率为115200bps的串口通信以及外部中断。
由于设计需要,在STM8S上,nRF24L01模块以软件模拟SPI的方式连接在STM8S的PB0~PB5端口上。引脚的定义如下:
#define nRF24L01_MISO PB_IDR_IDR5
#define nRF24L01_MOSI PB_ODR_ODR4
#define nRF24L01_SCK PB_ODR_ODR3
#define nRF24L01_CSN PB_ODR_ODR2
#define nRF24L01_CE PB_ODR_ODR1
#define nRF24L01_IRQ PB_IDR_IDR0
遵循调试的基本步骤,我更换了无线模块、连接线,以及平台核心板,但是都不能够解决问题。
考虑到STM8S的IIC接口,是真正的开漏输出,没有内部上拉电阻。于是查询芯片手册:
从手册可以看到,STM8S105K4T6的PE1、PE2是真正的开漏输出,而我所使用的LQFP32封装上没有这两个引脚,PB4、PB5为IIC的映射管脚,是具有上拉电阻的。
所以问题不在管脚选择上。
重新查阅芯片手册,注意到PB管脚的输出速度均为O1级别,手册上对于O1是这样描述的:
可以看到,O1为不可配置的2MHz慢速引脚,因为我所配置的单片机工作频率达到8MHz,怀疑是在与nRF24L01通讯过程中引脚电平变化速度过快导致IO电平不稳定,于是配置CPUDIV,使CPU工作频率8分频在1MHz,故障依旧。
所以引脚输出速度不是引起问题的原因。
重新查阅nRF24L01的芯片手册,想到芯片的各个寄存器读出值均为08H,那么应该排除芯片的初始化失败这样的可能性,因为无论是否初始化,按照正确配置步骤进行过之后,芯片内部的寄存器保留位应该是保持保留值不变化,而现在的现象是,以CD载波检测寄存器为例,本应该只有00H和01H两种取值可能性,却读出08H。
将关注点放在与模块进行通信的底层SPI模拟函数上,我在51平台上使用的SPI读写函数如下所示:
unsigned char nRF24L01_SPI_RW(unsigned char dat)//向SPI发送一个字节的数据,并且由其移位寄存器的特性,返回收到的字节
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)//输出8个比特
{
nRF24L01_MOSI=(dat&0x80);//高位先出,按位传递
dat=(dat<<1);//转移比特位
nRF24L01_SCK=1;//置高时钟
nRF24L01_MISO=1;
dat|=nRF24L01_MISO;//得到从机传来的比特位
nRF24L01_SCK=0; //拉低时钟
}
return(dat);//返回移位得到的数据
}
按照SPI的协议,重写函数如下:
unsigned char nRF24L01_SPI_RW(unsigned char dat)//向SPI发送一个字节的数据,并且由其移位寄存器的特性,返回收到的字节
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)//输出8个比特
{
if(dat&0x80)
{
nRF24L01_MOSI=1;
}
else
{
nRF24L01_MOSI=0;
}
dat=(dat<<1);//转移比特位
nRF24L01_SCK=1;//置高时钟
if(nRF24L01_MISO)
{
dat|=1;
}
else
{
dat|=0;
}
nRF24L01_SCK=0; //拉低时钟
}
return(dat);//返回移位得到的数据
}
则出乎意料的恢复正常了。
后经过逐步化简调试,这样的表达在IAR环境下也可以正常运行:
unsigned char nRF24L01_SPI_RW(unsigned char dat)//向SPI发送一个字节的数据,并且由其移位寄存器的特性,返回收到的字节
{
unsigned char i;
for(i=0;i<8;i++)//输出8个比特
{
nRF24L01_MOSI=(_Bool)(dat&0x80);//高位先出,按位传递,强制转换为布尔类型
dat=(dat<<1);//转移比特位
nRF24L01_SCK=1;//置高时钟
dat|=nRF24L01_MISO//得到从机传来的比特位
nRF24L01_SCK=0; //拉低时钟
}
return(dat);//返回移位得到的数据
}
故此得到结论,IAR下,对于一个位只能赋值逻辑0、1,如果赋值一个非布尔型的数据,则会产生混乱。
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