HCIA-HarmonyOS设备开发认证V2.0-IOT硬件子系统-SPI

一、 SPI 概述

SPI 是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）是一种高速的全双工同步的通信总线。

SPI 是由 Motorola 公司开发，用于在主设备和从设备之间进行通信，常用于与闪存、实时时钟、传感器以及模数转换器等进行通信。

SPI 通信通常由主设备发起，通过以下步骤完成一次通信：

• 通过 CS 选中要通信的从设备，在任意时刻一个主设备上最多只能有一个从设备被选中。
• 通过 SCLK 给选中的从设备提供时钟信号。
• 基于 SCLK 时钟信号，主设备数据通过 MOSI 发送给从设备，同时通过 MISO 接收从设备发送的数据，完成通信。

从设备 A 和从设备 B 共享主设备的 SCLK、MISO 和 MOSI 三根引脚，从设备 A 的片选 CS0 连接主设备的 CS0，从设备 B 的片选 CS1 连接主设备的 CS1。

SPI 设备的连接示意图如下：

SPI 以主从方式工作，通常有一个主设备和一个或者多个从设备。主设备和从设备之间一般用4 根线相连，它们分别是：

• SCLK – 时钟信号，由主设备产生；
• MOSI – 主设备数据输出，从设备数据输入；
• MISO – 主设备数据输入，从设备数据输出；
• CS – 片选，从设备使能信号，由主设备控制。

数据的采集时机是时钟信号的边沿（上升沿或下降沿），根据 SCLK 时钟信号的 CPOL（Clock Polarity，时钟极性）和 CPHA（Clock Phase，时钟相位）的不同组合，SPI 有以下四种工作模式：

• CPOL=0，CPHA=0 时钟信号 idle 状态为低电平，第一个时钟边沿采样数据。
• CPOL=0，CPHA=1 时钟信号 idle 状态为低电平，第二个时钟边沿采样数据。
• CPOL=1，CPHA=0 时钟信号 idle 状态为高电平，第一个时钟边沿采样数据。
• CPOL=1，CPHA=1 时钟信号 idle 状态为高电平，第二个时钟边沿采样数据。

如下图所示：

SPI 操作流程如下：

二、SPI 模块相关API

头文件路径：base/iothardware/peripheral/interfaces/inner_api/iot_spi.h

接口函数	描述
hi_u32 hi_spi_init(hi_spi_idx spi_id, hi_spi_cfg_init_param init_param, const hi_spi_cfg_basic_info *param);	初始化SPI
hi_u32 hi_spi_slave_write(hi_spi_idx spi_id, hi_pvoid write_data, hi_u32 byte_len, hi_u32 time_out_ms);	SPI从写操作
hi_u32 hi_spi_host_write(hi_spi_idx spi_id, hi_pvoid write_data, hi_u32 byte_len);	SPI主写操作
hi_u32 hi_spi_host_writeread(hi_spi_idx spi_id, hi_pvoid write_data, hi_pvoid read_data, hi_u32 byte_len);	SPI主读写操作

三、接口调用实例

//代码功能：定义了 SPI 接口功能以及 SPI 相关参数，GPIO_00 号口作为 SPI1_CLK 模式。

IotSpiCfgBasicInfo BasicInfo;
BasicInfo.cpol = HI_SPI_CFG_CLOCK_CPOL_1; //通信极性
BasicInfo.cpha = HI_SPI_CFG_CLOCK_CPHA_1; //通信相位
BasicInfo.framMode = HI_SPI_CFG_FRAM_MODE_MOTOROLA; //MOTOROLA 协议
BasicInfo.dataWidth = HI _SPI_CFG_DATA_WIDTH_E_8BIT; //位宽为 8bit
BasicInfo.endian = HI_SPI_CFG_ENDIAN_LITTLE; //小端传输
BasicInfo.pad =31; //主发模式
BasicInfo.freq= 40000000; //通信频率
IotSpiCfgInitParam InitParam;
ret=IoTSpiInit(0,InitParam, &BasicInfo);

四、SPI HDF驱动开发

在HDF框架中，SPI的接口适配模式采用独立服务模式（如图1所示），在这种模式下，每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问，设备管理器收到API的访问请求之后，通过提取该请求的参数，达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDFDeviceManager的服务管理能力，但需要为每个设备单独配置设备节点，若设备过多可能增加内存占用。

独立服务模式下，核心层不会统一发布一个服务供上层使用，因此这种模式下驱动要为每个控制器发布一个服务，具体表现为：

• 驱动适配者需要实现HdfDriverEntry的Bind钩子函数以绑定服务。
• device_info.hcs文件中deviceNode的policy字段为1或2，不能为0。

图 1 SPI独立服务模式结构图

4.1、开发步骤(待续…)

SPI模块适配包含以下四个步骤：

• 实例化驱动入口

  • 实例化HdfDriverEntry结构体成员。
  • 调用HDF_INIT将HdfDriverEntry实例化对象注册到HDF框架中。

• 配置属性文件

  • 在device_info.hcs文件中添加deviceNode描述。
  • 【可选】添加spi_config.hcs器件属性文件。

• 实例化SPI控制器对象

  • 初始化SpiCntlr成员。
  • 实例化SpiCntlr成员SpiCntlrMethod。

• 说明：

  • 实例化SpiCntlr成员SpiCntlrMethod，其定义和成员说明见接口说明。

• 驱动调试

  • 【可选】针对新增驱动程序，建议验证驱动基本功能，例如SPI控制状态，中断响应情况等。

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