一、背景描述

最开始使用AS5600作为电机的位置传感器，后面发现运行一段时间会挂，不知道是不是iic线太长了，懒得去排查，也懒得重新焊线。而AS5047是14位的，相比较之下多了两位精度，而且通信使用SPI，速率更快。

二、AS5047简介

AS5047P是一款高分辨率的旋转位置传感器，适用于高达28,000转/分钟的高速角度测量，覆盖整个360度范围。这款新型位置传感器配备了革命性的集成动态角度误差补偿（DAEC™），几乎无延迟，并且设计坚固，能够有效抑制任何均匀外部杂散磁场的影响。通过标准的4路SPI串行接口，主机微控制器可以从AS5047P读取14位绝对角度位置数据，并无需专用编程器即可设置非易失性参数。增量运动通过一组ABI信号指示，最大分辨率为每转4000步（十进制模式）或4096步（二进制模式）。ABI信号的分辨率可编程，可以降低到每转100步或每转25脉冲摘录于AS5047数据手册。

三、通信接口

AS5047的SPI通信时序图

从图中我们可以知道SPI的通信模式为低空闲第二边沿采样。

读寄存器流程

写入数据帧组成

从图中可以看出，写入的一帧数据中，低14位为有效数据，第15位是空闲（恒为零），最高位是奇偶校验位PARD，必须从16位数据中计算得出。在SPI写入操作中，写命令帧之后紧接着是MOSI上的写数据帧。写数据帧包含了命令帧中地址所指寄存器的新内容。
当新内容通过MOSI传输时，旧内容则通过MISO发送。在下一个MOSI上的命令中，寄存器的实际内容将通过MISO传输。

编写驱动程序

基于以上内容，我们可以开始进行MM32的SPI底层驱动开发。

打开MM32例程包里的[SPI_Master_Polling]

修改例程代码

根据自己选择的SPI和对应SPI所在的引脚修改GPIO和外设时钟。
根据时序图，配置SPI_CPOL和SPI_CPHA分别为SPI_CPOL_Low和SPI_CPHA_2Edge。
时钟分频可以根据时序图中的tsck进行调整，频率不可超过1/tsck。
MM32单片机中，SPI的位宽只有8位和32位，而SPI的寄存器的位宽为16位，因此选择8位的位宽。

最后记得使能SPI。
SPI初始化的代码如下:

void SPI_Configure(void)
{
 SPI_InitTypeDef SPI_InitStruct;
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
 
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);

 SPI_StructInit(&SPI_InitStruct); 
 SPI_InitStruct.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
 SPI_InitStruct.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
 SPI_InitStruct.SPI_DataWidth = 8;
 SPI_InitStruct.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
 SPI_InitStruct.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
 SPI_InitStruct.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
 SPI_InitStruct.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;
 SPI_InitStruct.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
 SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStruct);

 SPI_BiDirectionalLineConfig(SPI1, SPI_Enable_RX);
 SPI_BiDirectionalLineConfig(SPI1, SPI_Enable_TX);

 RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB, ENABLE);

 GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_5); /* PA5 SPI_SCK */
 GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_5); /* PA6 SPI_MISO */
 GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_5); /* PA7 SPI_MOSI */    
 GPIO_PinAFConfig(GPIOB, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_5); /* PA4 SPI_NSS */

 GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);   
 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6;
 GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;
 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

 GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_4;
 GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_High;
 GPIO_InitStruct.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_IPU;
 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

 SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

编写SPI读写AS5047寄存器程序

根据读寄存器流程可知，需要写入两次16位的数据，在第二次写入的时候，可以读取第一次写入的寄存器数据。

此外，还需要根据写入的地址计算校验位。方法如下：

uint16_t get_parity(uint16_t data)
{
    uint16_t i, bits;
    data = data & 0x7FFF;
    bits = 0;
    for(i = 0; i < 16; i++)
    {
        bits += (data & 0x0001);
        data = data >> 1;
    }
    bits = bits & 0x0001;
    return bits;
}

因为我们配置了8位的SPI通信，因此需要手动实现一个16位的SPI接口函数：

uint16_t spi_read16bit_reg(uint16_t addr)
{
    uint8_t reg_data[2];
    SPI_SendData(SPI1, addr >> 8);
    while (RESET == SPI_GetFlagStatus(SPI1, SPI_FLAG_TXEPT));
    while (RESET == SPI_GetFlagStatus(SPI1, SPI_FLAG_RXAVL));
    reg_data[0] = SPI_ReceiveData(SPI1);
    
    SPI_SendData(SPI1, addr & 0xff);
    while (RESET == SPI_GetFlagStatus(SPI1, SPI_FLAG_TXEPT));
    while (RESET == SPI_GetFlagStatus(SPI1, SPI_FLAG_RXAVL));
    reg_data[1] = SPI_ReceiveData(SPI1);
    
    return (reg_data[0] << 8) | reg_data[1];
}

再根据寄存器读取的流程，编写AS5047的寄存器读取函数如下：

uint16_t as5047_get_addr(uint16_t addr)
{
    uint16_t enc = 0;
    
    addr = addr | (0x4000);//计算校验位
    if(get_parity(addr))
    {
        addr = addr | (0x8000);//计算校验位
    }
    SPI1_NSS_L();
    spi_read16bit_reg(addr);
    SPI1_NSS_H();
    
    SPI1_NSS_L();
    enc = spi_read16bit_reg(addr);
    SPI1_NSS_H();
    return enc & 0x3FFF;
}

uint16_t as5047_get_raw(void)
{
    return as5047_get_addr(AS5047D_CMD_ANGLECOM);
}

四、测试例程

最后提供主函数测试代码：

int main(void)
{
    PLATFORM_Init();

    SPI_Configure();    
    while (1)
    {                
        if(PLATFORM_Get_Ticks() - tick_10 >= 20)
        {
            tick_10 = PLATFORM_Get_Ticks();
            printf("motor:%d\n", raw_angle);
        }        
        if(PLATFORM_Get_Ticks() - ticks >= 500)
        {
            ticks = PLATFORM_Get_Ticks();    
            PLATFORM_LED_Toggle(LED1);
        }    
    }
}

电机均匀旋转的编码器曲线图：

运行实物：