i.MX6U SPI浅析

1.SPI简介

SPI 全称是 SerialPerripheral Interface，也就是串行外围设备接口。SPI 是 Motorola 公司推出的一种同步串行接口
技术，是一种高速、全双工的同步通信总线，SPI 时钟频率相比 I2C 要高很多，最高可以工作在上百 MHz。SPI 以主从方式工作，通常是有一个主设备和一个或多个从设备，一般 SPI 需要4 根线，但是也可以使用三根线(单向传输)，本章我们讲解标准的 4 线 SPI，这四根线如下：

• CS/SS，Slave Select/Chip Select，这个是片选信号线，用于选择需要进行通信的从设备。I2C 主机是通过发送从机设备地址来选择需要进行通信的从机设备的，SPI 主机不需要发送从机设备，直接将相应的从机设备片选信号拉低即可。
• SCK，Serial Clock，串行时钟，和 I2C 的 SCL 一样，为 SPI 通信提供时钟。
• MOSI/SDO，Master Out Slave In/Serial Data Output，简称主出从入信号线，这根数据线只能用于主机向从机发送数据，也就是主机输出，从机输入。
• MISO/SDI，Master In Slave Out/Serial Data Input，简称主入从出信号线，这根数据线只能用户从机向主机发送数据，也就是主机输入，从机输出。

SPI 通信都是由主机发起的，主机需要提供通信的时钟信号。主机通过 SPI 线连接多个从设备的结构如下图 所示

四种工作模式：改变串行时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)能得到四种工作模式

• CPOL=0，串行时钟空闲状态为低电平。
• CPOL=1，串行时钟空闲状态为高电平。
• CPHA=0，串行时钟的第一个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。
• CPHA=1，串行时钟的第二个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。

 以 CPOL=0，CPHA=0 这个工作模式为例，SPI 进行全双工通信的时序如图

主机输出11010010   主机读取数据位01100110

 

 I.MX6U ECSPI 简介

•全双工同步串行接口
•主/从配置
•四个片选（SS）信号支持多个外设
•传输继续功能允许无限长度的数据传输
•32*64的FIFO，用于发送和接收数据
•片选（SS）和SPI时钟（SCLK）的极性和相位是可配置的
•直接内存访问（DMA）支持
•最大工作频率直至参考时钟频率。

 重要寄存器：

1.接收数据寄存器（ECSPIx_RXDATA）

接收数据寄存器（ECSPI_RXDATA）是只读寄存器，它构成前几位64 x 32的字接收FIFO。 该寄存器保存从外部接收的数据
数据传输期间的SPI设备。 仅允许字大小的读取操作。

2.发送数据寄存器（ECSPIx_TXDATA）

发送数据（ECSPI_TXDATA）寄存器是一个只写数据寄存器，保存将要发送的数据

3.控制寄存器（ECSPIx_CONREG）

BURST_LENGTH(bit31:20) ：突发长度，设置 SPI 的突发传输数据长度，在一次 SPI 发送中最大可以发送 2^12bit 数据。可以设置 0X000~0XFFF，分别对应 1~2^12bit。我们一般设置突发长度为一个字节，也就是 8bit，BURST_LENGTH=7。

CHANNEL_SELECT(bit19:18)：SPI 通道选择，一个 ECSPI 有四个硬件片选信号，每个片选信号是一个硬件通道，虽然我们本章实验使用的软件片选，但是 SPI 通道还是要选择的。可设置为 0~3，分别对应通道 0~3。

DRCTL(bit17:16) ：SPI 的 SPI_RDY 信号控制位，用于设置 SPI_RDY 信号，为 0 的话不关心 SPI_RDY 信号；为 1 的话 SPI_RDY 信号为边沿触发；为 2 的话 SPI_DRY 是电平触发。

PRE_DIVIDER(bit15:12)： SPI 预分频，ECSPI 时钟频率使用两步来完成分频，此位设置的是第一步，可设置 0~15，分别对应 1~16 分频。

POST_DIVIDER(bit11:8) ：SPI 分频值，ECSPI 时钟频率的第二步分频设置，分频值为2^POST_DIVIDER。

CHANNEL_MODE(bit7:4)： SPI 通道主/从模式设置，CHANNEL_MODE[3:0]分别对应 SPI通道 3~0，为 0 的话就是设置为从模式，如果为 1 的话就是主模式。比如设置为 0X01 的话就是设置通道 0 为主模式。

SMC(bit3)：开始模式控制，此位只能在主模式下起作用，为 0 的话通过 XCH 位来开启 SPI突发访问，为 1 的话只要向 TXFIFO 写入数据就开启 SPI 突发访问。

XCH(bit2) ：此位只在主模式下起作用，当 SMC 为 0 的话此位用来控制 SPI 突发访问的开启。

HT(bit1) ：HT 模式是能位，I.MX6ULL 不支持。

EN(bit0) ：SPI 使能位，为 0 的话关闭 SPI，为 1 的话使能 SPI。

4.配置寄存器（ECSPIx_CONFIGREG）

HT_LENGTH(bit28:24)：HT 模式下的消息长度设置，I.MX6ULL 不支持。

SCLK_CTL(bit23:20)：设置 SCLK 信号线空闲状态电平，SCLK_CTL[3:0]分别对应通道3~0，为 0 的话 SCLK 空闲状态为低电平，为 1 的话 SCLK 空闲状态为高电平。

DATA_CTL(bit19:16)：设置 DATA 信号线空闲状态电平，DATA_CTL[3:0]分别对应通道3~0，为 0 的话 DATA 空闲状态为高电平，为 1 的话 DATA 空闲状态为低电平。

SS_POL(bit15:12) ：设置 SPI 片选信号极性设置，SS_POL[3:0]分别对应通道 3~0，为 0 的话片选信号低电平有效，为 1 的话片选信号高电平有效。

SCLK_POL(bit7:4)：SPI 时钟信号极性设置，也就是 CPOL，SCLK_POL[3:0]分别对应通道 3~0，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)。

SCLK_PHA(bit3:0)： SPI时钟相位设置，也就是CPHA，SCLK_PHA[3:0]分别对应通道3~0，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。

5.采样周期控制寄存器(ECSPIx_PERIODREG)

CSD_CTL(bit21:16) ：片选信号延时控制位，用于设置片选信号和第一个 SPI 时钟信号之间的时间间隔，范围为 0~63。
CSRC(bit15)：SPI 时钟源选择，为 0 的话选择 SPI CLK 为 SPI 的时钟源，为 1 的话选择32.768KHz 的晶振为 SPI 时钟源。我们一般选择 SPI CLK 作为 SPI 时钟源，

 

CCM_CSCDR2寄存器控制SPI时钟选择和分频 

 SAMPLE_PERIO(bit14:0)： 控制采样周期，可设置为 0~0X7FFF 分别对应 0~32767 个周期。

6.状态寄存器（ECSPIx_STATREG）

TC(bit7)：传输完成标志位，为 0 表示正在传输，为 1 表示传输完成。
RO(bit6)：RXFIFO 溢出标志位，为 0 表示 RXFIFO 无溢出，为 1 表示 RXFIFO 溢出。
RF(bit5)：RXFIFO 空标志位，为 0 表示 RXFIFO 不为空，为 1 表示 RXFIFO 为空。
RDR(bit4) ：RXFIFO 数据请求标志位，此位为 0 表示 RXFIFO 里面的数据不大于RX_THRESHOLD，此位为 1 的话表示 RXFIFO 里面的数据大于 RX_THRESHOLD。
RR(bit3) ：RXFIFO 就绪标志位，为 0 的话 RXFIFO 没有数据，为 1 的话表示 RXFIFO 中至少有一个字的数据。
TF(bit2) ：TXFIFO 满标志位，为 0 的话表示 TXFIFO 不为满，为 1 的话表示 TXFIFO 为满。
TDR(bit1)： TXFIFO 数据请求标志位，为 0 表示 TXFIFO 中的数据大于 TX_THRESHOLD，为 1 表示 TXFIFO 中的数据不大于 TX_THRESHOLD。

TE(bit0)： TXFIFO 空标志位，为 0 表示 TXFIFO 中至少有一个字的数据，为 1 表示 TXFIFO为空。