如何使用QSPI模块读取特殊规则的数据（NCV7725B）？

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要使用QSPI模块读取NCV7725B的数据（要求CLK上升沿之前捕获SO数据位），需遵循以下步骤和方案：

1. 理解NCV7725B的SPI时序要求

• 关键规则：在CLK从低变高（上升沿）之前，SO数据必须被捕获。


• 对应SPI模式：此要求符合 SPI模式0（CPOL=0, CPHA=0）或 模式3（CPOL=1, CPHA=1）。但NCV7725B通常使用模式0：
  
  
  
  • 空闲时CLK为低（CPOL=0）。
  
  
  • 数据在CLK上升沿被采样（CPHA=0），因此在上升沿之前需确保数据已稳定。
  
  

2. 配置QSPI为SPI模式0

• 以STM32的QSPI为例（其他MCU类似）：
  

   // 设置SPI参数
  
   QSPI_HandleTypeDef hqspi;
  
   hqspi.Init.ClockPrescaler = 2;       // 时钟分频（根据实际速度调整）
  
   hqspi.Init.FifoThreshold = 1;        // FIFO阈值
  
   hqspi.Init.SampleShifting = QSPI_SAMPLE_SHIFTING_HALFCYCLE; // 关键：数据提前半周期捕获
  
   hqspi.Init.FlashSize = 24;           // 地址位宽
  
   hqspi.Init.ChipSelectHighTime = QSPI_CS_HIGH_TIME_1_CYCLE; // CS保持时间
  
   hqspi.Init.ClockMode = QSPI_CLOCK_MODE_0; // CPOL=0, CPHA=0（模式0）
  
   hqspi.Init.FlashID = QSPI_FLASH_ID_1;
  
   hqspi.Init.DualFlash = QSPI_DUALFLASH_DISABLE;
  
   HAL_QSPI_Init(&hqspi);



• 关键点：
  
  
  
  • SampleShifting = HALFCYCLE：将数据采样点提前半周期，确保在CLK上升沿之前捕获数据。
  
  
  • ClockMode = MODE_0：直接匹配NCV7725B的时序模式。
  
  

3. 读取数据的最佳方案

方案1：硬件QSPI自动处理（推荐）

• 
  

  利用QSPI的自动采样功能，通过配置寄存器确保在CLK上升沿前捕获数据：

  
  

   // 发送读取命令（假设NCV7725B的命令格式）
  
   QSPI_CommandTypeDef cmd;
  
   cmd.InstructionMode = QSPI_INSTRUCTION_1_LINE; // 指令线
  
   cmd.Instruction = 0x03;                        // 读命令（根据NCV7725B手册）
  
   cmd.AddressMode = QSPI_ADDRESS_1_LINE;          // 地址线
  
   cmd.Address = 0x0000;                           // 目标地址
  
   cmd.AddressSize = QSPI_ADDRESS_24_BITS;         // 地址长度
  
   cmd.DataMode = QSPI_DATA_1_LINE;                // 数据线（SO）
  
   cmd.DummyCycles = 0;                            // 伪周期
  
   cmd.NbData = 2;                                 // 读取2字节（示例）
  
   cmd.DdrMode = QSPI_DDR_MODE_DISABLE;
  
  
  
   // 启动传输
  
   HAL_QSPI_Command(&hqspi, &cmd, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);
  
  
  
   // 接收数据
  
   uint8_t rx_data[2];
  
   HAL_QSPI_Receive(&hqspi, rx_data, HAL_QPSI_TIMEOUT_DEFAULT_VALUE);

  
  
  
  
  • 优势：硬件自动在CLK上升沿前采样SO数据，无需CPU干预，效率高。
  
  
  • 关键配置：SampleShifting 确保数据提前捕获。
  
  
  
  

  方案2：GPIO模拟SPI（特殊时序需求）

  
  


• 
  

  若硬件QSPI无法满足精确时序（如CLK抖动），用GPIO手动控制：

  
  

   // 引脚定义（假设使用GPIOB）
  
   #define CS_PIN  GPIO_PIN_0
  
   #define CLK_PIN GPIO_PIN_1
  
   #define SO_PIN  GPIO_PIN_2
  
  
  
   void read_ncv7725b(uint8_t *data, uint16_t size) {
  
       // CS拉低
  
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, CS_PIN, GPIO_PIN_RESET);
  
  
  
       for (uint16_t i = 0; i < size; i++) {
  
           uint8_t byte = 0;
  
           for (int bit = 7; bit >= 0; bit--) {
  
               // CLK拉低
  
               HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, CLK_PIN, GPIO_PIN_RESET);
  
  
  
               // 关键：在CLK上升沿之前读取SO
  
               HAL_Delay_us(1); // 短延时确保数据稳定
  
               uint8_t bit_val = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, SO_PIN);
  
               byte |= (bit_val << bit);
  
  
  
               // CLK上升沿
  
               HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, CLK_PIN, GPIO_PIN_SET);
  
               HAL_Delay_us(1); // 维持高电平
  
           }
  
           data[i] = byte;
  
       }
  
       // CS拉高
  
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, CS_PIN, GPIO_PIN_SET);
  
   }

  
  
  
  
  • 优势：完全控制时序，确保在CLK上升沿前读取SO。
  
  
  • 代价：CPU占用高，速度慢于硬件SPI。
  
  
  
  

4. 验证时序

• 用示波器检查信号：
  
  
  
  • CS：拉低后开始传输。
  
  
  • CLK：空闲为低，上升沿前SO数据已稳定。
  
  
  • SO：在CLK低电平时变化，高电平保持稳定。
  
  


• 调整SampleShifting或GPIO延时，确保满足NCV7725B的t_SU（数据建立时间）。

总结

• 最佳方案：优先使用硬件QSPI模式0，配置SampleShifting = HALFCYCLE，让硬件自动在CLK上升沿前捕获数据。


• 备用方案：若时序异常，改用GPIO模拟，手动在CLK拉高前读取SO引脚。


• 关键点：严格遵循NCV7725B数据手册的时序图，特别是t_SU（数据建立时间）和t_HD（数据保持时间）。