使用SPI来与as5047P通信（获取角度，得到无刷电机当前信息）

之前提到了SPI通信，那今天就来实战一下，使用SPI来与as5047p通信获取角度，其中获取角度是控制无刷电机的基础。

SPI初始化和一些设置

首先是在cubemx中初始化SPI开启全双工主模式（Full-Duplex Master），将硬件NSS关闭，我们可以用软件模拟，选择一个GPIO输出拉低电平即可。

因为我们是要面向as5047P使用SPI通信，所以我们可以面向AS5047设计一个bsp这样也可以方便我们以后自己移植。

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typedef struct MyAS5047p{
	SPI_HandleTypeDef *hspi;//一个指向SPI_HandleTypeDef的指针
	GPIO_TypeDef* CS_Port;//一个指向GPIO_TypeDef的指针
    uint16_t CS_Pin;
	uint8_t  angle_refresh_cnt;
	uint8_t  angle_refresh_limit;
	float angle_refresh_cycle;
	float speed_rpm_param;
	float speed_param;
	float angle;
	float last_angle;
	float speed;
	float speed_rpm;
	float postion;
	
	float speed_buf[10];
	float speed_sum;
}MyAS5047p;

一个结构体类型定义，其中有两个指向结构体定义的指针，可以方便我们选择我们要使用的SPI和GPIO。还包含了一些我们控制无刷电机的必要参数。

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/* 设置AS5047P SPI通讯模式*/
void _AS5047P_bsp_set_spi_mode( MyAS5047p *as5047p ){
	if (HAL_SPI_DeInit( as5047p->hspi ) != HAL_OK)
    {
	//	usb_printf("111");
        while( 1 );
    }
    as5047p->hspi->Instance = as5047p->hspi->Instance;
    as5047p->hspi->Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;//SPI主模式
    as5047p->hspi->Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;//全线全双工
    as5047p->hspi->Init.DataSize = SPI_DATASIZE_16BIT;//数据帧大小
    as5047p->hspi->Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;//空闲时钟线为低电平
    as5047p->hspi->Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;//数据在时钟的第二个边沿采样
    as5047p->hspi->Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;//片选软件控制而不是硬件控制
    as5047p->hspi->Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_8;//波特率预分频
    as5047p->hspi->Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;//高位开始
    as5047p->hspi->Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    as5047p->hspi->Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;//CRC校验
    as5047p->hspi->Init.CRCPolynomial = 10;
    if (HAL_SPI_Init( as5047p->hspi ) != HAL_OK)
    {
		//usb_printf("222");
        while( 1 );
    }
}

这里是一些SPI的初始化配置，一般来说如果我们使用Cubemx会直接给我们封装好，但是这里我们要写一个bsp所以另外拿了出来。

主要函数编写

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void _AS5047P_bsp_cs_H( MyAS5047p *as5047p ){
	HAL_GPIO_WritePin(as5047p->CS_Port, as5047p->CS_Pin, GPIO_PIN_SET);
}
//这两个函数就是我们所说的软件拉低拉高电平进行片选
void _AS5047P_bsp_cs_L( MyAS5047p *as5047p ){
	HAL_GPIO_WritePin(as5047p->CS_Port, as5047p->CS_Pin, GPIO_PIN_RESET);
}
//初始化一些传感器相关的数据结构
void AS5047P_bsp_init( MyAS5047p *as5047p ){
	uint8_t i;
	_AS5047P_bsp_cs_H( as5047p );//片选拉高禁用
	
	as5047p->angle = 0.0f;
	as5047p->last_angle = 0.0f;
	as5047p->speed = 0.0f;
	as5047p->postion = 0.0f;//位置
	as5047p->angle_refresh_cnt = 0;//角度刷新计数器
	as5047p->angle_refresh_cycle = 0.0001f; //角度刷新周期
	as5047p->angle_refresh_limit = 5;//角度刷新限制值
	as5047p->speed_param = ( 1.0f / ( as5047p->angle_refresh_cycle * as5047p->angle_refresh_limit )) *  0.017453292f; //弧度每秒 将角度转换为弧度
	as5047p->speed_rpm_param = 9.5238095f;//将速度转换RPM
	as5047p->speed_sum = 0.0f;
	for( i = 0 ; i < 10 ; i++ )
		as5047p->speed_buf[i] = 0.0f;//初始化这个数组
}
//发送
void _AS5047P_bsp_send( MyAS5047p *as5047p , uint16_t addr , uint16_t data ){
	volatile uint8_t delay = 50;
    uint8_t addrs[2];
    uint8_t datas[2];
    addrs[0] = addr >> 8;
    addrs[1] = addr & 0x00ff;
    datas[0] = data >> 8;
    datas[1] = data & 0x00ff;
    _AS5047P_bsp_cs_L( as5047p );//拉低启动
    HAL_SPI_Transmit( as5047p->hspi , addrs , 1 , 0xffff );
    _AS5047P_bsp_cs_H( as5047p );
	while( delay != 0 )
		delay--;
    _AS5047P_bsp_cs_L( as5047p );//拉低启动
    HAL_SPI_Transmit( as5047p->hspi , datas , 1 , 0xffff );
    _AS5047P_bsp_cs_H( as5047p );//拉高停止
}
//接收
uint16_t _AS5047P_bsp_recv( MyAS5047p *as5047p , uint16_t addr ){
	volatile uint8_t delay = 10;
    uint16_t data;
    _AS5047P_bsp_cs_L( as5047p );//拉低启动
    HAL_SPI_TransmitReceive( as5047p->hspi , (uint8_t *)&addr , (uint8_t *)&data , 1 , 100 );
    _AS5047P_bsp_cs_H( as5047p );//拉高停止
   // addr = 0xC000;
    while( delay--)
    _AS5047P_bsp_cs_L( as5047p );//拉低启动
    HAL_SPI_TransmitReceive( as5047p->hspi , (uint8_t *)&addr , (uint8_t *)&data , 1 , 100 );
    _AS5047P_bsp_cs_H( as5047p );//拉高停止
    return data;
}
//读取角度，包含了错误检测，奇偶校验，角度转换，速度计算，位置更新，返回角度值
float AS5047P_bsp_read_angle( MyAS5047p *as5047p , uint8_t daec_en ){
	uint16_t addr;//设备地址
	uint16_t data;//原始数据
	uint8_t i,num = 0;//用于奇偶校验
	addr = 0xffff;//daec_en ? 0xffff : 0x7ffe;
AS5047_RE_READ:
	while( 1 ){
		data = _AS5047P_bsp_recv( as5047p , addr );
		if( (data & 0x4000) == 0 )  
            //错误位判断  检查数据的第 14 位（错误位），如果为 0 表示数据有效，否则重新读取。
			break;
	}
    for(i=0;i<15;i++){
        if((data >> i) & 1)
            num += 1;
    }
	//奇偶校准
    if((((num & 0x01) == 1) && ((data >> 15) == 0)) || ( (num & 0x01) == 0) && ((data >> 15) == 1)){
		goto AS5047_RE_READ;//如果奇偶校验不对的话，就跳回去重新读取
    }
	
	data = (data & 0x3fff);//保留低 14 位数据（角度值）
	as5047p->angle =  (float)(data*360) / 16384.0f;   //转换为电机角度 固定的
		
	as5047p->angle_refresh_cnt += 1;//角度刷新计数器，用于控制速度计算的频率
	//这么多次读取后计算一次角度
	if( as5047p->angle_refresh_cnt == as5047p->angle_refresh_limit ){
		float angle_error = ( as5047p->angle - as5047p->last_angle );
		//计算角度的差值，防止角度突变
		if( angle_error > 240.0f )
			angle_error = angle_error - 360;
		else if( angle_error < (-240.0f) )
			angle_error = angle_error + 360;
		//speed_param = (1.0f / (angle_refresh_cycle * angle_refresh_limit)) * 0.017453292f;每秒弧度的变化量
		as5047p->speed = angle_error * as5047p->speed_param;//角度变化转换为速度
		as5047p->speed_sum -= as5047p->speed_buf[0];
		for( i = 0 ; i < 9 ; i++ ) {
			as5047p->speed_buf[i] = as5047p->speed_buf[ i + 1];
		}//移动位置 存储最近十个速度值的缓冲区
		as5047p->speed_buf[9] = as5047p->speed;//添加最新的速度值
		as5047p->speed_sum += as5047p->speed_buf[9];
		as5047p->speed = as5047p->speed_sum / 10.0f;//计算平均速度，将Speed更新为缓冲区的平均值用于平滑速度数据
		as5047p->speed_rpm = as5047p->speed * as5047p->speed_rpm_param;.//速度转化为转速
		
		as5047p->postion += angle_error;//根据角度变化更新位置值
		as5047p->last_angle = as5047p->angle;//存
		as5047p->angle_refresh_cnt = 0;
	}
	return as5047p->angle;
}
void _AS5047P_bsp_send( AuroAS5047p *as5047p , uint16_t addr , uint16_t data ){
	volatile uint8_t delay = 50;
    uint8_t addrs[2];
    uint8_t datas[2];
    addrs[0] = addr >> 8;
    addrs[1] = addr & 0x00ff;
    datas[0] = data >> 8;
    datas[1] = data & 0x00ff;//将数据拆分为高八位和低八位
    _AS5047P_bsp_cs_L( as5047p );
    HAL_SPI_Transmit( as5047p->hspi , addrs , 1 , 0xffff );
    _AS5047P_bsp_cs_H( as5047p );
	while( delay != 0 )
		delay--;
    _AS5047P_bsp_cs_L( as5047p );
    HAL_SPI_Transmit( as5047p->hspi , datas , 1 , 0xffff );
    _AS5047P_bsp_cs_H( as5047p );
}

uint16_t _AS5047P_bsp_recv( AuroAS5047p *as5047p , uint16_t addr ){
	volatile uint8_t delay = 10;
    uint16_t data;
    _AS5047P_bsp_cs_L( as5047p );
    HAL_SPI_TransmitReceive( as5047p->hspi , (uint8_t *)&addr , (uint8_t *)&data , 1 , 100 );
    _AS5047P_bsp_cs_H( as5047p );
   // addr = 0xC000;
    while( delay--)
    _AS5047P_bsp_cs_L( as5047p );
    HAL_SPI_TransmitReceive( as5047p->hspi , (uint8_t *)&addr , (uint8_t *)&data , 1 , 100 );
    _AS5047P_bsp_cs_H( as5047p );
    return data;
}

使用和验证

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MyAS5047p as5047p; 
as5047p.hspi  = &hspi3;
as5047p.CS_Pin = SPI3_CS_Pin;
as5047p.CS_Port = SPI3_CS_GPIO_Port;
AS5047P_bsp_init( &as5047p);

再主函数中进行初始化相应的结构体，再进行初始化，获取as5047p读取的角度再用USB CDC发送出来。

PS：USBCDC不能ac6进行编译，得用ac5。

附上一个可以把float转字符串的函数。

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void myftoa(float num, char *str, int precision) {
    // 处理负数
    if (num < 0) {
        str[0] = '-';
        num = -num;
        str++;
    }

    int integer_part = (int)num; // 提取整数部分
    float fractional_part = num - integer_part; // 提取小数部分

    // 处理整数部分
    sprintf(str, "%d", integer_part); // 将整数部分转换为字符串
    int len = strlen(str);

    // 如果精度大于 0，处理小数部分
    if (precision > 0) {
        str[len] = '.'; // 添加小数点
        len++;

        // 将小数部分转换为整数
        fractional_part = fabs(fractional_part); // 确保小数部分为正数
        for (int i = 0; i < precision; i++) {
            fractional_part *= 10; // 将小数部分放大
            int digit = (int)fractional_part; // 提取当前位
            str[len + i] = '0' + digit; // 转换为字符
            fractional_part -= digit; // 移除已处理的位
        }
        str[len + precision] = '\0'; // 添加字符串结束符
    } else {
        str[len] = '\0'; // 如果没有小数部分，直接结束字符串
    }
}