Nordic52810入门篇-硬件SPIM外设

一、前言

Nordic的SPI串行外设主要分成两类，SPIM(基于EasyDMA的主机) SPIS（基于EasyDMA的从机）
ps：如有错误，请留言指正，谢谢

二、工作原理

功能特点

• 四种模式（模式0 - 模式3关联到不同的极性与相位）
• EasyDMA进行RAM数据与寄存器的传输
• 可映射到任意的GPIO引脚

原理框图

四种工作模式


数据通信

如下图

• SPI通信通过START任务进行触发，最终通过STOP结束任务，通信过程中会产生相关事件
• 当指定TXD.MAXCNT寄存器中TXD缓存发送完成后会生成ENDTX事件
• 当指定RXD.MAXCNT寄存器中RXD缓存接收完成后生成ENDRX事件
• STOP停止任务将会触发STOPPED事件
• 当SPI被停止时，数据未发完货未接收完成，也会触发对应的事件ENDTX ENDRX
  

三、寄存器

• SHORTS：END_START位写1使能循环模式，写0禁用循环模式；(发送接收结束事件后自动触发START任务)
• INTENSET：中断使能寄存器，可配置 STOPPED ENDRX END ENDTX STARTED事件中断，写1有效
• INTENCLR：中断禁用寄存器，可配置 STOPPED ENDRX END ENDTX STARTED事件中断，写1有效
• SPIM：SPI外设使能寄存器
• PLSEL.SCK：关联SCK引脚，低4位有效
• PLSEL.MOSI：关联MOSI引脚，低4位有效
• PLSE.MISO：关联MISO引脚，低4位有效
• FREQUENCY：SPI通信速率选择 125k 250k 500k 1M 2M 4M 8M
• RXD.PTR：接收数据寄存器，指向RXD接收缓存
• RXD.MAXCNT：接收数据缓存区最大长度
• RXD.AMOUNT：最近一次数据通信的接收传输字节长度
• RXD.LIST：EasyDMA列表类型，写1使用arraylist接收缓存，触发START任务时无需更新PTR数据指针寄存器，类似DMA串口中双缓存循环读取
• TXD.PTR：发送数据寄存器，指向TXD发送缓存
• TXD.MAXCNT：需要发送数据缓存的最大长度
• TXD.AMOUNT：最近一次数据通信的发送传输字节长度
• TXD.LIST：EasyDMA列表类型，写1使用arraylist发送缓存，触发START任务时无需更新PTR数据指针寄存器，类似DMA串口中双缓存循环发送
• CONFIG：配置寄存器，主要进行配置发送高位在前还是低位在前，通信的极性与相位

四、相关接口

SPIM的驱动目录在modules\nrfx\drivers\src\nrfx_spim.c中

• nrfx_spim_init：初始化spim，形参nrfx_spim_config_t p_config传入引脚的映射关系与SPI的参数（频率、工作模式、高低位传输）；函数指针nrfx_spim_evt_handler_t handler用于定义事件回调(数据的发送与接收)

nrfx_err_t nrfx_spim_init(nrfx_spim_t  const * const p_instance, 
                            nrfx_spim_config_t const * p_config,
                            nrfx_spim_evt_handler_t    handler, 
                            void * p_context)

• nrfx_spim_uninit：禁用spim外设，系统进入低功耗的时候可以调用

void nrfx_spim_uninit(nrfx_spim_t const * const p_instance)

• nrfx_spim_xfer：数据传输接口，形参nrfx_spim_xfer_desc_t const * p_xfer_desc定义了发送TX与接收RX的缓存与长度

nrfx_err_t nrfx_spim_xfer(nrfx_spim_t     const * const p_instance,
                          nrfx_spim_xfer_desc_t const * p_xfer_desc,
                          uint32_t                      flags)

五、代码实例

打开工程目录 examples\peripheral\spi，选择pca10040

贴上例程代码,更改宏定义NRF_DRV_SPI_DEFAULT_CONFIG更新SPIM的配置，填充m_tx_buf来更新发送的数据，m_rx_buf为接收到的数据

/*
* 默认的SPIM的参数
*/
#define NRF_DRV_SPI_DEFAULT_CONFIG                           \
{                                                            \
    .sck_pin      = NRF_DRV_SPI_PIN_NOT_USED,                \
    .mosi_pin     = NRF_DRV_SPI_PIN_NOT_USED,                \
    .miso_pin     = NRF_DRV_SPI_PIN_NOT_USED,                \
    .ss_pin       = NRF_DRV_SPI_PIN_NOT_USED,                \
    .irq_priority = SPI_DEFAULT_CONFIG_IRQ_PRIORITY,         \
    .orc          = 0xFF,                                    \
    .frequency    = NRF_DRV_SPI_FREQ_4M,                     \
    .mode         = NRF_DRV_SPI_MODE_0,                      \
    .bit_order    = NRF_DRV_SPI_BIT_ORDER_MSB_FIRST,         \
}

int main(void)
{
    bsp_board_init(BSP_INIT_LEDS); //初始化LED

    APP_ERROR_CHECK(NRF_LOG_INIT(NULL));
    NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT();

    nrf_drv_spi_config_t spi_config = NRF_DRV_SPI_DEFAULT_CONFIG; //缺省参数
    spi_config.ss_pin   = SPI_SS_PIN; //关联SPI引脚
    spi_config.miso_pin = SPI_MISO_PIN;
    spi_config.mosi_pin = SPI_MOSI_PIN;
    spi_config.sck_pin  = SPI_SCK_PIN;
    APP_ERROR_CHECK(nrf_drv_spi_init(&spi, &spi_config, spi_event_handler, NULL));  //执行初始化

    NRF_LOG_INFO("SPI example started.");

    while (1)
    {
        // Reset rx buffer and transfer done flag
        memset(m_rx_buf, 0, m_length);  //清缓存
        spi_xfer_done = false; //清状态

        APP_ERROR_CHECK(nrf_drv_spi_transfer(&spi, m_tx_buf, m_length, m_rx_buf, m_length)); //开始传输

        while (!spi_xfer_done) //等待传输完成
        {
            __WFE();
        }

        NRF_LOG_FLUSH();

        bsp_board_led_invert(BSP_BOARD_LED_0); //指示灯
        nrf_delay_ms(200);
    }
}