連續(xù)模式下SPI從機(jī)設(shè)置

FlexIO是廣泛應(yīng)用于恩智浦微控制器上的外設(shè)，憑借高度的靈活性和可配置性，可以用來模擬常見的UART、I2C、I2S、SPI等接口。當(dāng)片上的外設(shè)資源不夠用時(shí)，使用FlexIO進(jìn)行模擬也是很實(shí)用的方法。

本文的介紹來自于真實(shí)客戶需求，即一個(gè)榨干了i.MX RT1010所有外設(shè)資源后不得不用FlexIO模擬SPI從機(jī)協(xié)議，不得不讓SPI從機(jī)工作在連續(xù)模式，以及從機(jī)不知道主機(jī)會(huì)傳給從機(jī)多少個(gè)數(shù)據(jù)的案例。

問題的提出

首先介紹我們要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，在i.MX RT1010上使用FlexIO模擬SPI Slave 設(shè)備，在連續(xù)模式下接收動(dòng)態(tài)大小數(shù)據(jù)幀。硬件平臺(tái)就是我們的RT1010 EVK開發(fā)板了，軟件環(huán)境是SDK 2.9.1，工程開發(fā)基于edma_lpspi_transfer 中slave項(xiàng)目進(jìn)行開發(fā)，具體路徑如下：

boardsevkmimxrt1010driver_examplesflexiospiedma_lpspi_transferslave

本次模擬的SPI從機(jī)是工作在CPOL=0 & CPHA=0的工作狀態(tài)。

在閱讀下面的內(nèi)容前，建議學(xué)習(xí)AN12780作為基礎(chǔ)，AN12780介紹了如何使用FlexIO模擬非連續(xù)模式下的SPI方法。

本次連續(xù)模式的開發(fā)也是基于非連續(xù)模式的方法進(jìn)行改動(dòng)后實(shí)現(xiàn)的。

連續(xù)模式下SPI從機(jī)設(shè)置

連續(xù)模式與非連續(xù)模式的區(qū)別在于，SPI在傳輸完一個(gè)byte（也可以是多個(gè)byte，此處為方便描述，使用1個(gè)byte）數(shù)據(jù)后，是否需要拉高片選信號(hào)（CS）；連續(xù)模式下，傳輸完一個(gè)byte后不拉高片選信號(hào)。因此需要在非連續(xù)模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些改動(dòng)。

首先Timer0需要在CS pin拉高時(shí)關(guān)閉，即CS pin的上升沿時(shí)關(guān)閉。其次，Timer0在傳輸數(shù)據(jù)幀傳輸過程中需要一直開啟。此時(shí)的數(shù)據(jù)幀不是特指1個(gè)byte的數(shù)據(jù)，而是廣泛的指一個(gè)或多個(gè)byte組成的數(shù)據(jù)幀。

然而，因?yàn)門imer0無法在一幀數(shù)據(jù)的最后關(guān)閉——CS信號(hào)拉高總是晚于最后一個(gè)數(shù)據(jù)的收發(fā)——這意味著，總會(huì)在最后一個(gè)字符的最后一位傳輸后發(fā)生一次額外的加載。請(qǐng)注意下圖中用綠色標(biāo)記的地方。

額外加載的原因在于當(dāng)shifter工作在發(fā)送模式時(shí)，Timer計(jì)滿之后將會(huì)從SHIFBUF加載新的數(shù)據(jù)到TX shifter。這意味在下一輪數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，一個(gè)無效的數(shù)字將會(huì)被傳輸。

實(shí)際上，這個(gè)額外的加載在數(shù)據(jù)幀的每一個(gè)字符傳輸過程中都會(huì)發(fā)生，但是因?yàn)楣ぷ髟谶B續(xù)模式，因此不會(huì)出現(xiàn)異常。

對(duì)于RX shifter， 它將會(huì)在CS拉高的時(shí)候觸發(fā)一次額外的存儲(chǔ)事件。因?yàn)楫?dāng)CS拉高的時(shí)候，Timer會(huì)被關(guān)閉，此時(shí)RX shifter將會(huì)把shifter內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SHIFBUF中，隨后馬上發(fā)起了新的一次DMA搬運(yùn)。這意味著一個(gè)無效的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)并且該數(shù)據(jù)通常是0。

為了避免這些問題，清空shifter內(nèi)的數(shù)據(jù)即可解決問題。因?yàn)镕lexIO模塊沒有相關(guān)的bit可以清空shifter寄存器的功能，所以可以使用下面的方法實(shí)現(xiàn)清空shifter的功能。

TXshifter：關(guān)閉shifter后再次配置為TX 模式，對(duì)應(yīng)的shifter內(nèi)數(shù)據(jù)即可清空。

RXshifter：讀一下shifter對(duì)應(yīng)的buffer寄存器，shifter內(nèi)的數(shù)據(jù)即可清空。

在例程代碼中，shifter0是TX移位器，shifter1是RX移位器。因此在完成一幀數(shù)據(jù)的傳輸后，調(diào)用下面的接口函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)共兩個(gè)shifter數(shù)據(jù)的清空。

void FLEXIO_SPI_FlushShifters（FLEXIO_SPI_Type *base）

{

volatile uint32_t tmp;

base-》flexioBase-》SHIFTCTL［base-》shifterIndex［0］］ &= ~FLEXIO_SHIFTCTL_SMOD_MASK;

base-》flexioBase-》SHIFTCTL［base-》shifterIndex［0］］ |= FLEXIO_SHIFTCTL_SMOD（kFLEXIO_ShifterModeTransmit）;

tmp = base-》flexioBase-》SHIFTBUF［base-》shifterIndex［1］］;

__DSB（）;

}

下面的表格介紹了Timer0的具體設(shè)置，用紅色高亮標(biāo)記的地方是區(qū)別于非連續(xù)模式的設(shè)置，完成更改之后即可實(shí)現(xiàn)從機(jī)在連續(xù)模式下工作。

1. 因?yàn)閜in Polarity 設(shè)置為active low， 所以時(shí)序極性發(fā)生改變，因此使能信號(hào)為上升沿（真實(shí)的輸入使能信號(hào)為下降沿）。

RX shifter的設(shè)置為：

此時(shí)，我們便可以讓從機(jī)設(shè)備工作在連續(xù)工作模式了，另外各位小伙伴還要記得，這種連續(xù)工作模式，是有一點(diǎn)點(diǎn)不太完美的瑕疵的，就是額外的加載事件，因此要記得在每次數(shù)據(jù)接收完畢之后，要用上文提到的shifter清潔函數(shù)刷新shifter的內(nèi)容哦。

連續(xù)模式下SPI從機(jī)

接收動(dòng)態(tài)幀大小的設(shè)置

SDK默認(rèn)例程中，DMA被用來搬運(yùn)數(shù)據(jù)以提升效率。但是DMA中斷通常是在接收到一定數(shù)量的數(shù)據(jù)后產(chǎn)生。

但在實(shí)際的應(yīng)用中，每幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小可能不是固定的，從機(jī)也不知道在一幀數(shù)據(jù)中有多少數(shù)據(jù)。在這種未知一幀數(shù)據(jù)大小的情況下，使用DMA接收到固定數(shù)量的數(shù)據(jù)后產(chǎn)生中斷的方法不能滿足實(shí)際需求。

在LPSPI傳輸過程中，CS引腳的下降沿表示傳輸開始，CS引腳的上升沿表示傳輸結(jié)束。因此，從機(jī)可以通過檢測(cè)CS引腳的上升沿和下降沿來知道一幀數(shù)據(jù)已經(jīng)完成傳輸。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，可以增加一個(gè)定時(shí)器（Timer）來檢測(cè)CS引腳的狀態(tài)。

基本方法是讓定時(shí)器在16位計(jì)數(shù)器模式下工作，計(jì)數(shù)值為0。這意味著一旦定時(shí)器超時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較事件，并會(huì)產(chǎn)生一個(gè)FLEXIO中斷。從機(jī)再處理此中斷并且解析接收數(shù)據(jù)的數(shù)量。

現(xiàn)在，有兩個(gè)問題。第一個(gè)是定時(shí)器何時(shí)啟用（timer enables source）以及定時(shí)器遞減源（timer decrement source）是什么，第二個(gè)是從機(jī)如何知道它使用DMA 接收了多少數(shù)據(jù)。

對(duì)于第一個(gè)問題，定時(shí)器可以通過引腳的下降沿或觸發(fā)信號(hào)的下降沿使能。關(guān)于定時(shí)器遞減源，引腳輸入遞減或觸發(fā)輸入遞減均可使用。定時(shí)器可以通過CS引腳的下降沿使能，然后當(dāng)CS引腳上升時(shí)，比較事件（compare envet）發(fā)生，同時(shí)產(chǎn)生FlexIO中斷。除此之外，定時(shí)器還需要在定時(shí)器比較事件時(shí)關(guān)閉。

下表描述了使用pin下降沿作為定時(shí)器使能遞減源的具體配置。

1. 因?yàn)閜in Polarity 設(shè)置為active low， 所以時(shí)序極性發(fā)生改變，因此使能信號(hào)為上升沿（真實(shí)的輸入使能信號(hào)為下降沿）。

下表描述了使用trigger下降沿作為定時(shí)器使能遞減源的具體配置：

1. 因?yàn)閠rigger Polarity 設(shè)置為active low， 所以時(shí)序極性發(fā)生改變，因此使能信號(hào)為上升沿（真實(shí)的輸入使能信號(hào)為下降沿）。

第二個(gè)問題是從機(jī)如何知道它使用DMA接收了多少數(shù)據(jù)。下面的這個(gè)接口函數(shù)API可以用來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能：

static inline status_t FLEXIO_SPI_SlaveTransferGetCountEDMA（FLEXIO_SPI_Type *base，

flexio_spi_slave_edma_handle_t *handle，

size_t *count）

對(duì)于這個(gè)API函數(shù)，有兩點(diǎn)需要注意。

第一點(diǎn)是這個(gè)API的注釋描述不是很準(zhǔn)確（將會(huì)在SDK 2.11.0版本進(jìn)行更新）。這個(gè)API的功能是：獲取當(dāng)前通過FlexIO SPI DMA的方法，接收到的數(shù)據(jù)數(shù)量。

第二點(diǎn)是這個(gè)API返回的結(jié)果（count，API中第三個(gè)參數(shù)）不能直接使用，正如上文所述，因?yàn)樵贑S拉高的時(shí)候會(huì)觸發(fā)額外的一次DMA搬運(yùn)。

因此，接收到的數(shù)據(jù)大小應(yīng)該是：

size = count - 1; //The count is the thirdparameter on API

在獲取數(shù)據(jù)幀大小后，需要使用下面的API終止FlexIO SPI DMA的傳輸。但是現(xiàn)在，這個(gè)API實(shí)現(xiàn)的功能是暫停傳輸而不是終止傳輸。這意味著這個(gè)API需要進(jìn)行一些改動(dòng)才能滿足要求。這個(gè)問題將會(huì)在SDK 2.11.0進(jìn)行更新。

void FLEXIO_SPI_SlaveTransferAbortEDMA（FLEXIO_SPI_Type *base，flexio_spi_slave_edma_handle_t *handle）

在fsl_flexio_spi_edma.c 的第409 和 410行使用下面的代碼替代即可。

EDMA_AbortTransfer（handle-》txHandle）;EDMA_AbortTransfer（handle-》rxHandle）;

解決這兩個(gè)問題后，從機(jī)就可以接收數(shù)據(jù)大小變化的數(shù)據(jù)幀了。但是在這種情況下仍然有一個(gè)限制，即幀的大小應(yīng)小于或等于 DMA 可接收的數(shù)量。

例程代碼運(yùn)行

在運(yùn)行代碼之前，EVK板需要進(jìn)行一定的改動(dòng)：

去掉電阻R90，使用0Ω電阻焊接到R800。

按照下面的設(shè)置將SPI的主機(jī)和從機(jī)連接起來。

具體實(shí)現(xiàn)代碼可以在應(yīng)用筆記的附件中找到，打開edma_lpspi_transfer slave 工程，使用附件中的文件替換。具體路徑為：

boardsevkmimxrt1010driver_examplesflexiospiedma_lpspi_transferslave

在默認(rèn)設(shè)置下，主機(jī)將向從機(jī)發(fā)送16個(gè)字節(jié)，從機(jī)將產(chǎn)生一個(gè)FlexIO中斷。從站可以接收的最大數(shù)量為64字節(jié)。

用戶可以更改以下參數(shù)來配置主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的大小。

masterXfer.dataSize = TRANSFER_SIZE;

在一幀數(shù)據(jù)完成發(fā)送/接收后，將會(huì)進(jìn)行一次簡(jiǎn)單的校驗(yàn)。如果校驗(yàn)通過，在串口終端輸入任意一個(gè)字符即可開啟新的一輪數(shù)據(jù)傳輸。

責(zé)任編輯：haq