记一次SPI驱动调查

当前TBOX方案主要采用MCU+OpenCPU架构，如下图所示：

摘自《单片机与嵌入式系统应用》《MCU+OpenCPU架构的车载TBOX 开发方案》。

MCU多采用S32K14X（S32K144/S32K146）处理器，OpenCPU多采用移远EC20模块。

MCU采集CAN数据，IO状态，传感器等数据发送给SOC。MCU和SOC可以通过低速UART口、高速UART（如1Mbps或者3Mbps）或者SPI通信。UART属于异步通信，双方在通信时不需要同步。SPI需要时钟信号，时钟信号由SOC给出。当SOC有数据需要发送时，直接产生时钟并发送数据；当MCU有数据发送时，需要通过另外一个IO管脚中断通知SOC输出时钟信号，有时钟信号后MCU才能发出数据。

在实际运行过程中，MCU出现了CAN数据量不是很大情况下，无法及时采集CAN数据，造成CAN数据接收丢失现象。调整SPI 发送中断和CAN接收中断优先级后（原有SPI中断优先级高于CAN接收中断优先级），CAN数据接收不再丢失，但是SPI数据无法及时发送出去，造成MCU SPI发送缓冲区满现象，丢失发送给SOC的数据。

MCU发送SPI数据流程为：MCU需要发送数据时，首先将数据放入到发送缓冲区中，然后拉管脚通知SOC产生时钟，开启发送中断和FIFO中断（共4个4字节FIFO，可配置FIFO小于某个值时产生中断）。因为FIFO为空，一开始便触发了中断，在中断里将SPI发送缓冲区中的数据填充到FIFO中，直到FIFO满不再触发中断。待SOC产生SPI时钟时，MCU SPI FIFO中数据自动发送给SOC，此时再产生FIFO中断，直到MCU SPI 缓冲区数据全部发送完毕后，MCU通过拉管脚通知SOC停止时钟输出。

通过数据量分析，MCU SPI数据量不应该造成CAN接收丢失。怀疑SPI发送中断影响了CAN中断数据接收。为了验证猜测，在MCU SPI发送中断内加入IO管脚电平切换，通过逻辑分析仪抓取该管脚状态，同时抓取SPI时钟及MISO（MCU输出，MCU为slave，SOC为master），MOSI管脚状态。通过CAN接收数据丢失时刻找到对应时刻的SPI状态，发现当时触发了很多SPI中断，但此时并没有SPI数据接收和发送，也没有时钟信号，至此怀疑SPI中断问题。

通过查看SPI中断函数并没有发现什么明显错误，查看该部分数据手册和对着多个波形图，最后找出原因：触发SPI FIFO中断时，SPI 发送缓冲区中没有数据造成了FIFO中断一直触发，CAN接收中断优先级低，无法运行。在正常情况下，SPI发送缓冲区中数据正好是4个FIFO个字节对齐，满足4个FIFO内容，不会出现该现象。当运行到某一刻时，SOC先发送数据，先给出了时钟，在几个时钟后，MCU SPI发送缓冲区中有数据填入到FIFO，造成了该次MCU SPI发送缓冲区中数据不能是4个FIFO字节对齐，而SPI发送中断关闭条件是FIFO中无数据（而不是SPI发送缓冲区中无数据），此时FIFO中一直有数据，但4个FIFO一直不满（SPI 发送缓冲区没有了数据），造成一直进入中断。

解决：将SPI 发送中断禁能结束条件改为SPI 发送缓冲区中无数据时关闭SPI发送中断，问题得以解决。