飞瑞敖物联网实验室解决方案有哪些特点？

1）系统涵盖物联网三层结构，系统中的每一个实验箱或物联网接入设备都可以转化成智能教学终端，实现彼此间的信息交换和联合教学。
2）系统具有高拓展性，整体构建方式体现了统一规划、分布实施的思路，任一时间增加的物联网接入设备都可以自动连入整个系统，可为用户创造最优的投入增值。
3）系统以工程实例为建设基础，不仅可完成基础实验教学，还可以完成教学教研、竞赛训练和创新实验，真正实现了一室多用的效果。
4）系统可联入校园网，学习者可随时随地通过校园网接入点进行系统地学习，打破了时间和空间的限制，开创了一种全新的学习模式。

一、门禁系统的基本组成
门禁系统由门禁控制器、读卡器、出门按钮、锁具、通讯转换器智能卡、电源管理软件组成。
智能卡：在智能门禁系统当中的作用是充当写入读取资料的介质。
控制器：是整个系统的核心，负责整个系统信息数据的输入、处理、存储、输出，控制器与读卡机之 间的通讯方式一般均采用R485、R232及韦根格式。、
锁具：是整个系统中的执行部件。目前有三大类：电控锁、磁力锁、电插锁。根据用户的要求和门的 材质进行选配，电锁口一般用于木门，磁力锁用于金属门、木门，电插锁相对来说应用较为广泛，各种材质的门均可使用。作为执行部件，锁具的稳定性、耐用性是相当重要的。
电源：电源设备是整个系统中非常重要的部分，如果电源选配不当，出现问题，整个系统就会瘫痪或出现各种各样的故障，但许多用户往往会忽略电源的重要性。门禁系统一般都选用较稳定的线性电源。
管理软件：负责整个系统监控、管理和查询等工作。管理人员可通过管理软件对整个系统的状态、控 制器的工作情况进行监控管理，并可扩展完成巡更、考勤、停车场管理等功能。
二、设备特性
1、485控制器特性
485门禁控制器使用标准的工业串口通信，通信距离可达1200米，每个总线可以接255台设备，使用
485集线器可以扩展多条总线。支持多达6个输出和10个输入。型号有单门、双门、4门等。
2、TCP/IP控制器特性
以太网门禁控制器是专门为对通信要求比较高而设计的门禁设备。具有远程升级、远程初始化、数据复位、防区功能的功能；
可以扩展的485接口空间；支持多达6个输出和10个输入。是一个可以通过以太网进行远程管理的门禁系统。型号有单门、双门、4门等。
三、设备接口
1、读卡器接口
读卡器做为读卡输入设备，通讯协议是WG26/34等。分别是ReaderA和ReaderB ReaderC、ReaderD。单门对应AB，分别表示进门、出门；2门的有4个：AB代表门1的进出读卡器， CD代表门2的进出读卡器。4门控制器ABCD读卡器对应1-4门。
读卡器接线的时候使用5条线。
其中声光控制线在读卡器上面有 2条线，在这里合并接在一起。也可以不接，不接的时候在刷卡将不 能通过声光判别是否有效刷卡。这里的颜色不一定是实际情况，部分型号和厂家的读卡器有不同的颜色表示，请按实际标识对应接线。
读卡器到控制器距离理论值不能超过100米，实际应用控制在80米以内。
2、输出接口输出接口包括锁控制接口和报警输出以及火警输出3类。
所有的输出接口都是干接点，也就是只提供开关功能。通过这些接口来对被控制设备进行通断动作。
接口列表：
输出端子每组输出都是由常开、常闭、公共端组成。接线的时候公共端必须接，另外根据接线的设备选择常开或者常闭。
一般接线：
电源正极 ——公共端（COM）
常闭NC（常开NO）——锁正极
锁负极——电源负极
断电开锁：当断开电源时，锁打开
阳极锁、磁力锁等断电闭合的设备选择常闭
通电开锁：当接通电源时，锁打开
阴极锁、电控锁等通电断开的设备选择常开 也可以用门禁控制非锁类设备，如灯、自动门、电梯、三棍闸机，接线方法同上。
参考见下面接线图：
3、输入接口
控制器默认多个输入接口，所有的输入接口都是通断动作，也就是使用开关设备来控制，接线不分正负，如按钮、碎玻等。要使这些接口发生作用，必须是使他们断开或者连接的变化的时候。如按钮是重断开变为连接的时候表示按钮按下。
输入接口表配置：
门磁：是检测门状态的输入点。门的状态：当门磁闭合且锁输出为闭合的时候门闭合，门磁断开或者锁输出为开门的时候门即表示开安装后如果不使用门磁功能，请短接门磁输入。
4．通讯接口
（1）485 控制器接口
485系列控制器默认通讯接口使用485通信，通信距离1200米，波特率9600。多台控制器通信的时候，使用总线结构。通信线从电脑上的 232-485转换器接到第一台控制器，再从第一台控制器接到第2台，第2台接到第3台，如此顺序连接。接线方法为正接正、负接负。
（2）TCP/IP控制器接口
TCP/IP控制器使用网线接口，通过网线与交换机联接默认通讯接口使用以太网口，接口为标准RJ45，接线时请按标准制作水晶头。控制器保留485接口通信的空间，默认不支持该接口，需要焊接元件才能支持。
RJ45 接口
插上RJ45水晶头后，如果网络线联通正常，通信灯的绿灯常亮；传输数据时候黄灯闪烁。
四、控制复位器
控制器提供复位功能，复位 *** 作如下：
方法一：硬件复位：
1 断开电源
2 拔下复位挑线（红色JP8）
3 通电，等2秒（TCP/IP控制器为35秒）
4 控制器鸣叫2 声
5 断电
6 插上跳线
7 通电复位完成
说明：硬件复位后，所有的参数变为默认值（TCP/IP 控制器包括 IP地址），删除全部记录。如果复位 后控制器鸣叫不断，表示复位不成功。
方法二：Web复位（此复位方法只适用于TCP/IP控制器）
1 打开浏览器，如IE，输入控制器IP地址，回车。
2 看到登录界面，输入密码。
3 登录后单击复位按钮后，关闭浏览器IE。
4 控制器将开始重新启动，启动时间30秒后复位完成。
说明：Web 复位后，IP地址保持不变，其他数据变为默认值。
五、参考接线图
1、2 门、4 门接线图
2、单门接线图
2、中控门禁机接线示意图
3、无线实时联网门禁
无线实时联网门禁系统是应用无线传感技术，对无线一体化智能宾馆锁实现无线联网，其本质上就是一个物联网系统，所以也可以称为物联网无线门禁系统。 就功能而言，在办公楼宇的场合完全可替代传统的有线联网门禁系统。 该系统由一体化无线智能宾馆锁、无线门禁主控器（含天线扩展模块）及管理软件组成。
六、门禁系统的安装使用
一、基本配置
一个最简单不联网门禁系统的配置包括：一台门禁一体机，一个12V电源，一个出门按扭，一把电锁一个最简单的联网门禁系统的配置包括：一台门禁控制器，一个 12V电源，一个出门按扭，一把电锁一个读卡器，一个485通讯转换器。（如下图）
二、建议安装调试过程
1．安装控制器主机，接通电源，短接出门按钮，观察继电器动作和继电器开锁指示灯状态变化。
2．接通485通讯，安装软件，在软件里面添加控制器，注意填写正确的序列号。
3．打开调试界面观察通讯情况。
4． 观察是否正常通讯，通讯后用软件开关门，是否成功。
5．安装读卡器，刷卡 *** 作是否有正确的记录。
6．增加用户、发卡、授权 *** 作，下载卡到控制器，刷卡观察记录是否正常。
7．安装锁接上锁的连接线，再刷卡后观察记录和锁是否正常。
8．安装其它附属设备如按钮等。
三、门禁系统的施工布线规范和注意事项
读卡器到控制器的线：建议用8芯屏蔽多股双绞网线（其中三芯备用，如果不需要读卡器声光反馈合 法卡可不接LED 线），数据线Data1Data0 互为双绞。最长不可以超过100 米。屏蔽线接控制器的GND。
按钮到控制器的线：建议采用两芯线，线径在03平方毫米以上。
电锁到控制器的线：建议使用两芯电源线，线径在10平方毫米以上。如果超过50米要考虑用更粗的线或者多股并联，或者通过电源的微调按钮，调高输出电压到14V左右。最长不要超过100米， 一般控制在60米以内。
门磁到控制器的线：建议选择两芯线，线径在03平方毫米以上，如果无需在线了解门的开关状态或者无需门长时间未关闭报警和非法闯入报警功能，门磁线可不接。
控制器到控制器之间：以及控制器到转换器的线，建议使用8芯屏蔽双绞网线。线径在03平方毫 米以上，485+和485-一定要互为双绞，其中6芯备用，屏蔽线可不接，如果通讯不畅通，可以考虑用屏蔽线将所有控制器的GND 进行连接，或者在485总线的最后一台控制器的485＋和485-之间并联120欧姆的终端电阻来改善通讯质量。
485总线长度，理论上是可以达到1200米，建议根据控制器数量或者通讯环境的复杂性，不要超过800米。如果超过请选用485HUB或者中继器来改善通讯环境。
四、布线说明
所有走线都必须套管，PVC管和镀锌管都可以，避免老鼠咬断线路引起故障。虽然控制器具备了良好的防静电、防雷击、防漏电设计，请务必保证控制器机箱和交流电地线连接完善，且交流电地线真实接地。 建议您不要经常带电拔插接线端子，请务必拔下接线端子，再进行相应的焊接工作。 请勿擅自拆卸或者更换控制器的芯片，非专业的 *** 作会导致控制器损毁。不要将控制器和其他大电流设备接在同一供电插座上。
读卡器、按钮的安装高度是距地面145米，可以根据客户的使用习惯，适当增加或者降低。 控制器建议安装在弱电井、天花板口等便于维护的地点。接线端子注意规范接线，不要裸露金属部分过长，以免引起短路和通讯故障。
来源：网络
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本实验采用W25Q64芯片

W25Q64是华邦公司推出的大容量SPI

FLASH产品，其容量为64Mb。该25Q系列的器件在灵活性和性能方面远远超过普通的串行闪存器件。W25Q64将8M字节的容量分为128个块，每个块大小为64K字节，每个块又分为16个扇区，每个扇区4K个字节。W25Q64的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除4K个字节。所以，这需要给W25Q64开辟一个至少4K的缓存区，这样必须要求芯片有4K以上的SRAM才能有很好的 *** 作。

W25Q64的擦写周期多达10W次，可将数据保存达20年之久，支持27~36V的电压，支持标准的SPI，还支持双输出/四输出的SPI，最大SPI时钟可达80Mhz。

一。SPI接口原理

(一)概述
高速，全双工，同步的通信总线。

全双工：可以同时发送和接收，需要2条引脚

同步： 需要时钟引脚

片选引脚：方便一个SPI接口上可以挂多个设备。

总共四根引脚。

(二)SPI内部结构简明图
MISO： 做主机的时候输入，做从机的时候输出

MOSI：做主机的时候输出，做从机的时候输入

主机和从机都有一个移位寄存器，在同一个时钟的控制下主机的最高位移到从机的最高位，同时从机的最高位往前移一位，移到主机的最低位。在一个时钟的控制下主机和从机进行了一个位的交换，那么在8个时钟的控制下就交换了8位，最后的结果就是两个移位寄存器的数据完全交换。

在8个时钟的控制下，主机和从机的两个字节进行了交换，也就是说主机给从机发送一个字节8个位的同时，从机也给主机传回来了8个位，也就是一个字节。

(三)SPI接口框图
上面左边部分就是在时钟控制下怎么传输数据，右边是控制单元，还包括左下的波特率发生器。

(四)SPI工作原理总结
(五)SPI的特征
(六)从选择(NSS)脚管理
两个SPI通信首先有2个数据线，一个时钟线，还有一个片选线，只有把片选拉低，SPI芯片才工作，片选引脚可以是SPI规定的片选引脚，还可以通过软件的方式选择任意一个IO口作为片选引脚，这样做的好处是：比如一个SPI接口上挂多个设备，比如挂了4个设备，第二个用PA2，第三个用PA3，第四个用PA4作为片选，我们

跟第二个设备进行通信的时候，只需要把第二个片选选中，比如拉低，其他设备的片选都拉高，这样就实现了一个SPI接口可以连接个SPI设备，战舰开发板上就是通过这种方法来实现的。

(七)时钟信号的相位和极性
时钟信号的相位和极性是通过CR寄存器的 CPOL 和 CPHA两个位确定的。

CPOL：时钟极性，设置在没有数据传输时时钟的空闲状态电平。CPOL置0，SCK引脚在空闲时为低电平，CPOL置1，SCK引脚在空闲时保持高电平。

CPHA：时钟相位 设置时钟信号在第几个边沿数据被采集

CPHA=1时：在时钟信号的第二个边沿
CPOL=1，CPHA=1，

CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第二个边沿即上升沿的时候被采集。

CPOL= 0，CPHA=1， CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。

如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第二个边沿即下降沿的时候被采集。

CPHA=0时：在时钟信号的第一个边沿
CPOL=1，CPHA=0，

CPOL=1表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为高电平。如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第一个边沿即下降沿的时候被采集。

CPOL= 0，CPHA=0， CPOL=0表示时钟信号在没有数据传输时即空闲时的状态为低电平。

如果CPHA=1，那么数据就在时钟信号的第一个边沿即上升沿的时候被采集。

为什么要配置这两个参数

因为SPI外设的从机的时钟相位和极性都是有严格要求的。所以我们要根据选择的外设的时钟相位和极性来配置主机的相位和极性。必须要与从机匹配。

(八)数据帧的格式和状态标志
数据帧格式：根据CR1寄存器的LSBFIRST位的设置，数据可以MSB在前也可以LSB在前。

根据CR1寄存器的DEF位，每个数据帧可以是8位或16位。

(九)SPI中断
(十)SPI引脚配置 (3个SPI)
引脚的工作模式设置
引脚必须要按照这个表格配置。

二。SPI寄存器库函数配置

(一)常用寄存器
(二)SPI相关库函数
STM32的SPI接口可以配置为支持SPI协议或者支持I2S音频协议。默认是SPI模式，可以通过软件切换到I2S方式。

常用的函数：

1 void SPI_Init(SPI_TypeDef SPIx, SPI_InitTypeDef

SPI_InitStruct);//SPI的初始化

2 void SPI_Cmd(SPI_TypeDef SPIx, FunctionalState NewState); //SPI使能

3 void SPI_I2S_ITConfig(SPI_TypeDef SPIx, uint8_t SPI_I2S_IT,

FunctionalState NewState); //开启中断

4 void SPI_I2S_DMACmd(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t SPI_I2S_DMAReq,

FunctionalState NewState);//通 过DMA传输数据

5 void SPI_I2S_SendData(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t Data); //发送数据

6 uint16_t SPI_I2S_ReceiveData(SPI_TypeDef SPIx); //接收数据

7 void SPI_DataSizeConfig(SPI_TypeDef SPIx, uint16_t SPI_DataSize);

//设置数据是8位还是16位

8 其他几个状态函数

void SPI_Init(SPI_TypeDef SPIx, SPI_InitTypeDef

SPI_InitStruct);//SPI的初始化
结构体成员变量比较多，这里我们挑取几个重要的成员变量讲解一下：

第一个参数 SPI_Direction 是用来设置 SPI 的通信方式，可以选择为半双工，全双工，以及串行发和串行收方式，这里我们选择全双工模式

SPI_Direction_2Lines_FullDuplex。

第二个参数 SPI_Mode 用来设置 SPI 的主从模式，这里我们设置为主机模式 SPI_Mode_Master，当然有需要你也可以选择为从机模式

SPI_Mode_Slave。

第三个参数 SPI_DataSiz 为 8 位还是 16 位帧格式选择项，这里我们是 8 位传输，选择SPI_DataSize_8b。

第四个参数 SPI_CPOL 用来设置时钟极性，我们设置串行同步时钟的空闲状态为高电平所以我们选择 SPI_CPOL_High。

第五个参数 SPI_CPHA

用来设置时钟相位，也就是选择在串行同步时钟的第几个跳变沿(上升或下降)数据被采样，可以为第一个或者第二个条边沿采集，这里我们选择第二个跳变沿，所以选择

SPI_CPHA_2Edge

第六个参数 SPI_NSS 设置 NSS 信号由硬件(NSS 管脚)还是软件控制，这里我们通过软件控

制 NSS 关键，而不是硬件自动控制，所以选择 SPI_NSS_Soft。

第七个参数 SPI_BaudRatePrescaler 很关键，就是设置 SPI 波特率预分频值也就是决定 SPI 的时

钟的参数 ， 从不分频道 256 分频 8 个可选值，初始化的时候我们选择 256 分频值

SPI_BaudRatePrescaler_256, 传输速度为 36M/256=140625KHz。

第八个参数 SPI_FirstBit 设置数据传输顺序是 MSB 位在前还是 LSB 位在前， ，这里我们选择

SPI_FirstBit_MSB 高位在前。

第九个参数 SPI_CRCPolynomial 是用来设置 CRC 校验多项式，提高通信可靠性，大于 1 即可。

设置好上面 9 个参数，我们就可以初始化 SPI 外设了。

初始化的范例格式为：

SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;

SPI_InitStructureSPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;

//双线双向全双工

SPI_InitStructureSPI_Mode = SPI_Mode_Master; //主 SPI

SPI_InitStructureSPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; // SPI 发送接收 8 位帧结构

SPI_InitStructureSPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//串行同步时钟的空闲状态为高电平

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SPI_InitStructureSPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;//第二个跳变沿数据被采样

SPI_InitStructureSPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //NSS 信号由软件控制

SPI_InitStructureSPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; //预分频

256

SPI_InitStructureSPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; //数据传输从 MSB 位开始

SPI_InitStructureSPI_CRCPolynomial = 7; //CRC 值计算的多项式

SPI_Init(SPI2, &SPI_InitStructure); //根据指定的参数初始化外设 SPIx 寄存器

(三)程序配置步骤
三。W25Qxx配置讲解

(一)电路图
片选用的PB12

W25Q64 是华邦公司推出的大容量SPI FLASH 产品，W25Q64 的容量为 64Mb，该系列还有 W25Q80/16/32

等。ALIENTEK 所选择的 W25Q64 容量为 64Mb，也就是 8M 字节。(1M=1024K)

W25Q64 将 8M 的容量分为 128 个块(Block)，每个块大小为 64K 字节，每个块又分为 16个扇区(Sector)，每个扇区 4K

个字节。W25Q64 的最少擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除 4K 个字节。这样我们需要给 W25Q64 开辟一个至少 4K 的缓存区，这样对 SRAM

要求比较高，要求芯片必须有 4K 以上 SRAM 才能很好的 *** 作。

W25Q64 的擦写周期多达 10W 次，具有 20 年的数据保存期限，支持电压为 27~36V，W25Q64 支持标准的

SPI，还支持双输出/四输出的 SPI，最大 SPI 时钟可以到 80Mhz(双输出时相当于 160Mhz，四输出时相当于 320M)，更多的 W25Q64

的介绍，请参考 W25Q64 的DATASHEET。

在往一个地址写数据之前，要先把这个扇区的数据全部读出来保存在缓存里，然后再把这个扇区擦除，然后在缓存中修改要写的数据，然后再把整个缓存中的数据再重新写入刚才擦除的扇区中。

便于学习和参考再给大家分享些spi 的资料

stm32之SPI通信

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