AC57系列SPI使用说明文档

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TOC \o "1-2" \h \u  HYPERLINK \l _Toc26067 一、概述  PAGEREF _Toc26067 \h 2
 HYPERLINK \l _Toc8841 1、主/从机模式  PAGEREF _Toc8841 \h 2
 HYPERLINK \l _Toc23861 2、传输模式  PAGEREF _Toc23861 \h 3
 HYPERLINK \l _Toc32189 3、数据模式  PAGEREF _Toc32189 \h 3
 HYPERLINK \l _Toc431 4、数据发送与接收  PAGEREF _Toc431 \h 3
 HYPERLINK \l _Toc32679 二、 SPI主机  PAGEREF _Toc32679 \h 3
 HYPERLINK \l _Toc30984 1、 SPI读写flash  PAGEREF _Toc30984 \h 3
 HYPERLINK \l _Toc16628 2、 spiflash的用法  PAGEREF _Toc16628 \h 8
 HYPERLINK \l _Toc25393 3、 SPI1的使用  PAGEREF _Toc25393 \h 8
 HYPERLINK \l _Toc3049 三、 SPI从机  PAGEREF _Toc3049 \h 9
 HYPERLINK \l _Toc11047 1、 SPI从机配置  PAGEREF _Toc11047 \h 10
 HYPERLINK \l _Toc27180 2、 SPI主机配置  PAGEREF _Toc27180 \h 11
 HYPERLINK \l _Toc23567 四、 非阻塞SPI  PAGEREF _Toc23567 \h 12
 HYPERLINK \l _Toc10755 1、 非阻塞SPI的初始化  PAGEREF _Toc10755 \h 12
 HYPERLINK \l _Toc1026 2、 非阻塞SPI的读写  PAGEREF _Toc1026 \h 15


一、概述

AC57系列一共有3组SPI，SPI接口是一个标准的遵守SPI协议的串行通讯接口，在上面传输的数据以Byte(8bit)为最小单位，且永远是MSB在前，支持主从机模式。这3组SPI中，用户可以使用SPI1和SPI2去读写其它的SPI设备，SPI0已经用于flash的通信。下面是AC570X系列的3组SPI引脚分布（其它芯片可查看对应的芯片手册），其中SPI1和SPI2都是有多个端口，使用时选择其中一个端口来使用。
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SPI接口可独立地选择在SPI时钟的上升沿或下降沿更新数据，在SPI时钟的上升沿或下降沿采样数据。公版SDK中默认配置的是在SPI时钟的下降沿更新数据，SPI时钟的上升沿采样数据。如下：
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1、主/从机模式

SPI接口支持主机和从机两种模式：
主机：SPI接口时钟由本机产生，提供给片外SPI设备使用；在主机模式下，SPI接口的驱动时钟可配置，范围为系统时钟~系统时钟/256。
从机：SPI接口时钟由片外SPI设备产生，提供给本机使用；在从机模式下，SPI接口的驱动时钟频率无特殊要求，但数据速率需要进行限制，否则易出现接收缓冲覆盖错误。

2、传输模式

SPI接口支持单向和双向模式：
单向模式：使用SPI_CLK和SPI_DAT两组连线，其中SPI_DAT为双向信号线，同一时刻数据只能单方向传输。
双向模式：使用SPI_CLK、SPI_DI和SPI_DO三组连线，同一时刻数据双向传输。但DMA不支持双向数据传输，当在本模式下使能DMA时，也只有一个方向的数据能通过DMA和系统进行传输。

3、数据模式

SPI单向模式支持1bit data、2bit data和4bit data模式，即：
1bit data模式：串行数据通过一根DAT线传输，一个字节数据需8个SPI时钟。
2bit data模式：串行数据通过两根DAT线传输，一个字节数据需4个SPI时钟。
4bit data模式：串行数据通过四根DAT线传输，一个字节数据需2个SPI时钟。
（注：spi0支持1bit、2bit和4bit模式，SPI1只支持1bit模式）
SPI双向模式只支持1bit data模式，即：
1bit data模式：串行数据通过一根DAT线传输，一个字节数据需8个SPI时钟。

4、数据发送与接收

SPI接口在发送方向上为单缓冲，在上一次传输未完成之前，不可开始下一次传输。在接收方向上为双缓冲，如果在下一次传输完成时CPU还未取走本次的接收数据，那么本次的接收数据将会丢失。

  1. SPI主机 下面的测试用例是在AC5701开发板上跑AC57xx_release_sdk_V3.0.3版本SDK验证。
  2. SPI读写flash 系统是通过SPI0去读写flash，板子上的flash为W25Q64。本例子主要作用是列举SPI读写操作的用法，实际上公版SDK已经有做好的flash读写接口。
  3. 板级文件中SPI0的配置 板级文件中主要是配置SPI的时钟、数据模式和端口。如下是采用4bit data模式，SPI时钟为20M，SPI0只有一个A端口，则port设为A
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设备列表中添加spi设备，如下：
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  1. spi0写flash 在板级文件中配置好后，先通过dev_open打开spi0外设，接着通过dev_ioctl进行读写的操作。下面是打开spi后，再去读取flash id。
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往flash中写数据，大概流程是先擦除，接着发送写使能命令和写入地址，最后通过dev_write往该地址中写入数据。如下：
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（3）spi0读flash
读flash中的数据，大概流程是先发送读取的命令，接着发送读数据的地址，最后通过dev_bulk_read去完成数据的读取。如下：
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注：完整的代码在下面ac57_spi_w25qxx_test.c文件中
 EMBED Package 
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2. spiflash的用法 spiflash设备的读写操作是公版SDK中基于spi0读写flash的进一步封装，操作对象变成了spiflash设备，不需要关注spi通信的具体时序，只需要发送相应的命令即可完成相关的操作。如下：
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注：完整代码在下面ac57_spiflash_test.c文件中
 EMBED Package 
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3. SPI1的使用 使用方式与SPI0类似，板级文件中完成接口的配置和设备的注册。下面是使用SPI1的A端口，如下：
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SPI1的CS引脚需要用户自己定义，其它的用法与SPI0类似。这里选择的是PH1作为CS引脚，在打开SPI1外设后要先配置CS引脚，接着再进行读写操作。如下：
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注：完整代码在下面ac57_spi1_host_test.c文件中
 EMBED Package 
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3. SPI从机 SPI从机的demo是采用两块AC5701开发板，实现SPI主从机之间的数据传输。SPI主从机的SDK都是基于公版的AC57xx_release_sdk_V3.0.3版本，不需要添加补丁，只需在应用层添加了SPI的相关配置和数据收发代码。

  1. SPI从机配置 SPI从机采用的是SPI1的A端口，板级文件中完成接口的配置和设备的注册。在板级文件中通过attr参数来完成SPI的主从机配置，该参数默认是0为主机，需要做从机要设置为1。具体如下：
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这里选择PH1作为CS引脚，将SPI的CS引脚设为上升沿触发的IO中断，在IO中断回调函数中设置读取数据的标志，当CS引脚的上升过来后会在收数据的线程中读取SPI的数据。具体相关代码如下：
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SPI的读写数据采用DMA方式，DMA方式读写只能在同一时刻做一个方向上的数据读写，不能同时读写。相关收发数据代码如下：
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  1. SPI主机配置 SPI主机同样采用的是SPI1的A端口，板级文件中完成接口的配置和设备的注册。在板级文件中通过attr参数来完成SPI的主从机配置，该参数默认是0为主机。具体如下：
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这里选择PH1作为CS引脚，将SPI的CS引脚设为上升沿触发的IO中断，在IO中断函数中设置读取数据的标志，当CS引脚的上升过来后会在收数据的线程中读取SPI的数据。具体相关代码如下：
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SPI的读写数据采用DMA方式，DMA方式读写只能在同一时刻做一个方向上的数据读写，不能同时读写。相关收发数据代码如下：
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注：SPI主从机完整测试代码在下面文件中
 EMBED Package 
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4. 非阻塞SPI 非阻塞SPI是在读写完之后会在中断中拉高CS脚，使用时只需调用读写接口即可，后面的读写操作不会阻塞当前线程的运行。下面以SPI1为例来列举使用SPI非阻塞方式的读写，同时也做了与阻塞方式的兼容，通过参数设置来控制使用的是阻塞还是非阻塞。详细流程如下：

  1. 非阻塞SPI的初始化 初始化配置采用直接配置寄存器的方式，主要包括时钟、中断、注册回调和引脚配置等。在中断回调函数中会根据是否为非阻塞来控制CS脚的拉高，以及清除中断标志位。具体的初始化代码如下：
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具体寄存器的详细介绍可查看AC570X用户手册中的SPI外设部分，里面会有详细的说明。下面列出了SPI控制寄存器SPIx_CON的说明，上面的SPI初始化配置和SPI的读写都是由控制寄存器SPIx_CON来配置。如下：

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同时还需要注意一下SPI端口的配置，要配置IOMC寄存器去设置使用哪个SPI端口。该例子中使用的是SPI1引脚为PE4、PE5和PH0，则要将IOMC1寄存器中的IOMC1[5:4]都设为0。具体的寄存器说明如下：
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  1. 非阻塞SPI的读写 非阻塞SPI的读写由SPI控制寄存器SPIx_CON中的bit(12)来控制传输方向，SPIx_ADR和SPIx_CNT这两寄存器为读写数据的地址和长度。下面的读写接口是在非阻塞的基础上多加阻塞方式的兼容，同一接口可通过参数的设置来控制使用非阻塞还是阻塞。
    非阻塞SPI的写函数及使用例子，在写数据之前先拉低CS脚再调用写函数去写数据，然后根据写接口采用的是否为非阻塞方式来决定CS脚在什么地方拉高。若是非阻塞方式则CS脚是在中断中拉高（本例子中已经在中断回调函数中加上了CS脚的拉高操作），若是阻塞方式则需要在调用完写函数的后面去拉高CS脚的电平。如下：
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非阻塞SPI的读函数及使用例子，在读数据之前先拉低CS脚再调用读函数去读数据，然后根据读接口采用的是否为非阻塞方式来决定CS脚在什么地方拉高。若是非阻塞方式则CS脚是在中断中拉高（本例子中已经在中断回调函数中加上了CS脚的拉高操作），若是阻塞方式则需要在调用完读函数的后面去拉高CS脚的电平。如下：
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下面附上非阻塞SPI读写的完整测试例子，如下：
 EMBED Package 
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杰理科技
2023年9月9日