原创 【玩转多核异构】i.MX8M Plus开发板的M核SPI主从模式通讯

2023-4-7 10:16 712 8 8 分类: MCU/ 嵌入式 文集: 多核异构

SPI(串行外围设备接口)是一种低成本、易使用的接口协议,具备全双工、高速、通讯简单的特点,被广泛应用于微控制器和外围设备芯片之间的通讯。当SPI接口作为主模式时可以连接Flash存储器、AD采样芯片、实时时钟RTC、LCD显示屏、音频芯片以及各种传感器。

随着产品功能的愈加丰富,多处理器使用SPI接口进行通讯的场景开始出现,而多个SPI设备之间通信必须由主设备(Master)来控制从设备(Slave)

小编手上的OKMX8MP-C开发板基于NXP i.MX8M Plus多核异构处理器设计,它的M核有1路SPI,因而为实现SPI的相互通讯,我们就需要两块OKMX8MP-C开发板的SPI互作主从设备进行通信。本文小编就将从应用角度为大家讲解M核SPI间通讯的实现方式。


一、SPI主模式

1. SPI初始化

SPI初始化主要包括总线时钟、管脚和相应寄存器的初始化。具体如下:


(1)SPI总线时钟:现将SPI总线倍频到800MHz,再10分频到80MHz。

CLOCK_SetRootMux(kCLOCK_RootEcspi2, kCLOCK_EcspiRootmuxSysPll1); //SPI2总线时钟使用PLL1-800MHz CLOCK_SetRootDivider(kCLOCK_RootEcspi2, 2U, 5U); //分频因子为2*5=10,设置SPI2总线时钟为80MHz


(2)管脚配置:选择SPI2的四个管脚。

IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_ECSPI2_MISO_ECSPI2_MISO, 0U); // SPI2-MISO 
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_ECSPI2_MOSI_ECSPI2_MOSI, 0U); // SPI2-MOSI 
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_ECSPI2_SCLK_ECSPI2_SCLK, 0U); // SPI2-SCLK 
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_ECSPI2_SS0_ECSPI2_SS0, 0U); // SPI2-SSO


(3)SPI速率:设置速率为500K。

#define TRANSFER_BAUDRATE 500000U // 速率 500K


(4)数据长度选择:8bit。

config->burstLength = 8; // 数据长度 8bit


(5)四种模式选择:CPOL和CPHA的四种组合即为SPI的四种模式。

config->clockInactiveState = kECSPI_ClockInactiveStateLow; // 时钟SCL: 活动时低电平,空闲时高电平 
config->dataLineInactiveState = kECSPI_DataLineInactiveStateLow; // 数据MOSI&MISO: 活动时低电平,空闲时高电平 
config->chipSlectActiveState = kECSPI_ChipSelectActiveStateLow; // 片选SS: 低电平选中,高电平无效 
config->polarity = kECSPI_PolarityActiveHigh; // 时钟信号极性,即CPOL为0的话 SCLK高电平有效(空闲的时候为低电平),为1的话SCLK低电平有效(空闲的时候为高电平)。 
config->phase = kECSPI_ClockPhaseFirstEdge; // 时钟相位,即CPHA为0的话串行时钟的第一个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据,为1的话串行时钟的第二个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。


(6)主模式选择:设置SPI为主模式。

config->channelConfig.channelMode = kECSPI_Master; // 主模式


(7)通道选择:一个 SPI 有四个硬件片选信号,每个片选信号是一个硬件通道,本程序选择通道0。

config->channel = kECSPI_Channel0; // 通道0


(8)关闭自回环:如果开启了自回环,那么SPI数据会在芯片内回环,不会到外部管脚,在程序调试时可以排除外部端子的干扰,但真实应用时,需要关闭自回环,从外部管脚收发数据。

Config->enableLoopBack = false; // 不回环,使用外部管脚



2. SPI收发流程

我们分别将两块OKMX8MP-C开发板命名为开发板1和开发板2,并且将开发板1的SPI接口采用主模式,使能收发中断;将开发板2的SPI接口采用从模式,使能收发中断。

SPI主发送64字节数据,SPI从接收后,将数据回传。SPI主接收回传信息后,比对接收和发送的数据是否一致,输出比对结果。如一致,本次传输结束,等待输入任何按键启动下一次传输。


(1)SPI发送数据:EXAMPLE_ECSPI_MASTER_BASEADDR 表示为SPI2,g_m_handle为SPI实例,包含了发送接收中断及其回调函数,masterXfer为要发送的64字节数据。

ECSPI_MasterTransferNonBlocking(EXAMPLE_ECSPI_MASTER_BASEADDR, &g_m_handle, &masterXfer); //主模式中断方式发送数据


(2)SPI接收数据:SPI总线的发送和接收都是主模式控制的,因此接收函数的过程和发送是一致的。


(3)接收和发送数据对比:

for (i = 0U; i < TRANSFER_SIZE; i++)  

{      if (masterTxData != masterRxData)      {         errorCount++;      }  }


二、SPI从模式

1. SPI初始化

SPI从模式初始化与主模式要保持一致,除了将工作模式设为从模式,其他设置均一样。主从模式选择:设置SPI为从模式。

config->channelConfig.channelMode = kECSPI_Slave; //从模式


2. SPI收发流程

开发板2的SPI接口采用从模式,使能收发中断。

SPI从进入等待接收状态,在片选有效后,通过接收中断获取数据,并回传信息,再次进入接收状态。


(1)SPI接收数据:EXAMPLE_ECSPI_SLAVE_BASEADDR表示为SPI2,g_m_handle为SPI实例,包含了发送接收中断及其回调函数,slaveXfer存储接收的数据。

ECSPI_SlaveTransferNonBlocking(EXAMPLE_ECSPI_SLAVE_BASEADDR, &g_s_handle, &slaveXfer); //从模式中断方式接收数据


(2)SPI发送数据:SPI总线的发送和接收都是主模式控制的,因此接收函数的过程和发送是一致的。



三、A核修改

A核设备树中若保留SPI2,内核解析设备树,在/dev下生成设备文件spidev1.0。这样待M核运行后,A核将重新对SPI2初始化,造成M核SPI功能异常,因此需要去除A核对SPI的控制。


1. 修改设备树

(1)在设备树OK8MP-C.dts中,删除SPI2设备节点相关信息。

&ecspi2 {      #address-cells = <1>;      #size-cells = <0>;      fsl,spi-num-chipselects = <1>;      pinctrl-names = "default";      pinctrl-0 = <&pinctrl_ecspi2 &pinctrl_ecspi2_cs>;      cs-gpios = <&gpio5 13 GPIO_ACTIVE_LOW>;      status = "okay";      spidev1: spi@0 {          reg = <0>;          compatible = "rohm,dh2228fv";          spi-max-frequency = <500000>;      };  };  

pinctrl_ecspi2: ecspi2grp {          fsl,pins = <          MX8MP_IOMUXC_ECSPI2_SCLK__ECSPI2_SCLK       0x82          MX8MP_IOMUXC_ECSPI2_MOSI__ECSPI2_MOSI       0x82          MX8MP_IOMUXC_ECSPI2_MISO__ECSPI2_MISO       0x82          >;  };  pinctrl_ecspi2_cs: ecspi2cs {      fsl,pins = <          MX8MP_IOMUXC_ECSPI2_SS0__GPIO5_IO13     0x40000      >;  };

(2)编译生成新的内核镜像Image及设备树OK8MP-C.dtb。

(3)将生成的OK8MP-C.dtb和Image拷贝至开发板/run/media/mmcblk2p1/目录下,输入sync命令,重启开发板。

(4)输ls /dev查看发现没有SPI2设备文件spidev1.0。



四、程序验证

1. 硬件连接

使用杜邦线将两块OKMX8MP-C开发板的SPI一一对应连接,线序如下:

开发板1--SPI主模式

开发板2--SPI从模式

管脚名称

开发板位置

管脚名称

开发板位置

MISO

P40-10

MISO

P40-10

MOSI

P40-8

MOSI

P40-8

SCK

P40-1

SCK

P40-1

SS0

P40-3

SS0

P40-3

GND

P40-4/P40-7

GND

P40-4/P40-7



2. M核程序

修改uboot环境变量设置M核自启动,同时将M核程序forlinx_m7_tcm_firmware.bin

放到/run/media/mmcblk2p1/目录下。注意,SPI主模式程序须放入开发板1,SPI从模式程序须放入开发板2


3. 实际测试

(1)开发板2先上电,M核程序启动,完成SPI初始化后,进入接收等待状态;

(2)开发板1后上电,M核程序启动,完成SPI初始化后,主动发送64字节数据;

(3)开发板2的SPI接收数据,通过串口打印接收的数据,并将接收的数据再次发送;

(4)开发板1的SPI接收到回传信息,通过串口打印接收的数据。和发送数据比对,输出结果。

(5)此时在开发板1调试串口输入任意键,即可开启新一轮的SPI发送和接收流程。

作者: 飞凌嵌入式, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-4034253.html

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