【玩转多核异构】i.MX8M Plus开发板的M核SPI主从模式通讯

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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NXPi.MX8MPlus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  

 

（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[i] != masterRxData[i]) { 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。