XC8 MCC环境下PIC驱动MCP23S17的SPI新手问题求解

问题解答 #

1. 实现思路整体方向正确，但存在时序逻辑错误，不符合MCP23S17的SPI通信要求：

• 每个独立的读/写命令都需要完整的「CS拉低→传输命令/数据→CS拉高」流程，你的代码将整个循环内的所有读写操作都放在同一个CS低电平区间内，MCP23S17无法识别连续的多命令，导致写操作完全不生效，后续读操作也得不到预期结果。
• 读操作的字节接收逻辑与MCP23S17的输出时序不匹配，导致首次读返回无效值。

2. 需要dummy写入才生效的原因有两个：

• SPI是全双工协议，每发送1字节的同时会自动接收1字节，MCP23S17需要在收到「操作码+寄存器地址」两个字节之后，才会准备好要返回的寄存器数据，因此你需要再发送1个dummy字节，才能交换到有效数据。
• 首次SPI传输时，SPI外设的接收缓冲区可能残留默认值0x00，加上你没有按要求切换CS电平，导致第一次循环的读命令没有被正确解析，第二次循环时缓冲区的旧值已经被清空，加上前一次循环末尾CS拉高复位了MCP23S17的命令解析状态，才能读到正确值。

3. 两个函数的核心区别：

• SPI1_ExchangeByte() 是全双工操作：发送1字节的同时读取SPI总线上返回的1字节，返回值就是接收到的字节，会主动读取并清空接收缓冲区的内容，适合需要读取从机返回数据的场景。
• SPI1_WriteByte() 是只发不收操作：仅将要发送的字节写入发送缓冲区，等待发送完成后直接返回，不会读取接收缓冲区的内容。SPI硬件会在发送的同时自动接收1字节存入缓冲区，如果你连续调用SPI1_WriteByte()不读缓冲区，旧的接收数据会积压，后续调用SPI1_ExchangeByte()时会先读到这些积压的旧值，导致数据错乱。

4. MCC生成函数的文档可以在两个地方找到：

• 驱动对应的.h头文件中，每个函数的声明上方都有详细的功能、入参、返回值说明，你可以直接查看spi1.h获取函数定义。
• 项目生成的mcc_generated_files目录下，会附带对应驱动的使用说明文档，格式通常为HTML或TXT，包含驱动的配置说明、使用示例、API参考。

修正后的代码参考 #

#include "mcc_generated_files/mcc.h"

uint8_t receiveData;
uint8_t OpCodeW = 0x40; // 硬件地址为000时的写操作码
uint8_t OpCodeR = 0x41; // 硬件地址为000时的读操作码

// 封装MCP23S17寄存器读函数
uint8_t MCP23S17_ReadReg(uint8_t regAddr)
{
    uint8_t ret;
    CS1_GPIO_SetLow();
    SPI1_ExchangeByte(OpCodeR);      // 发送读操作码
    SPI1_ExchangeByte(regAddr);      // 发送寄存器地址，此时MCP23S17准备数据
    ret = SPI1_ExchangeByte(0x00);   // 发dummy字节，交换得到寄存器值
    CS1_GPIO_SetHigh();
    return ret;
}

// 封装MCP23S17寄存器写函数
void MCP23S17_WriteReg(uint8_t regAddr, uint8_t data)
{
    CS1_GPIO_SetLow();
    SPI1_ExchangeByte(OpCodeW);      // 发送写操作码
    SPI1_ExchangeByte(regAddr);      // 发送寄存器地址
    SPI1_ExchangeByte(data);         // 发送待写入数据
    CS1_GPIO_SetHigh();
    __delay_us(10); // 等待寄存器写入完成
}

void main(void)
{
    SYSTEM_Initialize();
    INTERRUPT_GlobalInterruptEnable();
    INTERRUPT_PeripheralInterruptEnable();

    Reset1_GPIO_SetLow();
    __delay_ms(200);
    Reset1_GPIO_SetHigh();
    __delay_ms(200);
    
    SPI1_Open(SPI1_DEFAULT); // SPI只需要打开一次，不需要循环开关
    printf("Initalised \r\n");
    
    while (1)
    {
        // 读初始IODIRA值
        receiveData = MCP23S17_ReadReg(0x00);
        printf("Read IODIRA: 0x%02x \r\n", receiveData);
                                                
        // 写入IODIRA寄存器
        MCP23S17_WriteReg(0x00, 0xF0);
        
        // 回读验证
        receiveData = MCP23S17_ReadReg(0x00);
        printf("Wrote to IODIRA and read back: 0x%02x \r\n", receiveData);    
        
        printf(" ----- \r\n\n");
        __delay_ms(5000);
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dan Twining