本期进行SPI学习,通过SPI读取开发板板载的W25Q128的ID号。
1.SPI简介
SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)是一种高速、全双工、同步通信总线,常用于短距离通讯,主要应用于 EEPROM、FLASH、实时时钟、AD 转换器、还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI 一般使用 4 根线通信,如下图所示:
- MOSI –主机输出 / 从机输入数据线(SPI Bus Master Output/Slave Input)。
- MISO –主机输入 / 从机输出数据线(SPI Bus Master Input/Slave Output)。
- SCLK –串行时钟线(Serial Clock),主设备输出时钟信号至从设备。
- CS –从设备选择线 (Chip select)。也叫 SS、CSB、CSN、EN 等,主设备输出片选信号至从设备。
SPI 以主从方式工作,通常有一个主设备和一个或多个从设备。通信由主设备发起,主设备通过 CS 选择要通信的从设备,然后通过 SCLK 给从设备提供时钟信号,数据通过 MOSI 输出给从设备,同时通过 MISO 接收从设备发送的数据。
如下图所示芯片有 2 个 SPI 控制器,SPI 控制器对应 SPI 主设备,每个 SPI 控制器可以连接多个 SPI 从设备。挂载在同一个 SPI 控制器上的从设备共享 3 个信号引脚:SCK、MISO、MOSI,但每个从设备的 CS 引脚是独立的。
主设备通过控制 CS 引脚对从设备进行片选,一般为低电平有效。任何时刻,一个 SPI 主设备上只有一个 CS 引脚处于有效状态,与该有效 CS 引脚连接的从设备此时可以与主设备通信。
2.工程配置及其引脚配置
这里只需要开启三根SPI专用线即可,CS片选线通过挂载函数进行设置。
3.代码
/*
* 程序清单:这是一个 SPI 设备使用例程
* 例程导出了 spi_w25q_sample 命令到控制终端
* 命令调用格式:spi_w25q_sample spi10
* 命令解释:命令第二个参数是要使用的SPI设备名称,为空则使用默认的SPI设备
* 程序功能:通过SPI设备读取 w25q 的 ID 数据
*/
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <board.h>
#define W25Q_SPI_DEVICE_NAME "spi20"
static int rt_hw_spi_flash_init(void)
{
__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
rt_hw_spi_device_attach("spi2", "spi20", GPIOB, GPIO_PIN_12);
if (RT_NULL == rt_sfud_flash_probe("W25Q128", "spi20"))
{
return -RT_ERROR;
};
return RT_EOK;
}
/* 导出到自动初始化 */
INIT_COMPONENT_EXPORT(rt_hw_spi_flash_init);
static void spi_w25q_sample(int argc, char *argv[])
{
struct rt_spi_device *spi_dev_w25q;
char name[RT_NAME_MAX];
rt_uint8_t w25x_read_id = 0x90;
rt_uint8_t id[5] = {0};
if (argc == 2)
{
rt_strncpy(name, argv[1], RT_NAME_MAX);
}
else
{
rt_strncpy(name, W25Q_SPI_DEVICE_NAME, RT_NAME_MAX);
}
/* 查找 spi 设备获取设备句柄 */
spi_dev_w25q = (struct rt_spi_device *)rt_device_find(name);
if (!spi_dev_w25q)
{
rt_kprintf("spi sample run failed! can't find %s device!\n", name);
}
else
{
/* 方式1:使用 rt_spi_send_then_recv()发送命令读取ID */
rt_spi_send_then_recv(spi_dev_w25q, &w25x_read_id, 1, id, 5);
rt_kprintf("use rt_spi_send_then_recv() read w25q ID is:%x%x\n", id[3], id[4]);
/* 方式2:使用 rt_spi_transfer_message()发送命令读取ID */
struct rt_spi_message msg1, msg2;
msg1.send_buf = &w25x_read_id;
msg1.recv_buf = RT_NULL;
msg1.length = 1;
msg1.cs_take = 1;
msg1.cs_release = 0;
msg1.next = &msg2;
msg2.send_buf = RT_NULL;
msg2.recv_buf = id;
msg2.length = 5;
msg2.cs_take = 0;
msg2.cs_release = 1;
msg2.next = RT_NULL;
rt_spi_transfer_message(spi_dev_w25q, &msg1);
rt_kprintf("use rt_spi_transfer_message() read w25q ID is:%x%x\n", id[3], id[4]);
}
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(spi_w25q_sample, spi w25q sample);
4.代码分析
4.1rt_hw_spi_flash_init();
SPI 驱动会注册 SPI 总线,SPI 设备需要挂载到已经注册好的 SPI 总线上。因此这是用于挂载w25q128flash(下文都用flash来代替)的初始化阶段代码。
rt_hw_spi_device_attach("spi2", "spi20", GPIOB, GPIO_PIN_12);
上面的函数作用是挂载flash到spi2,设备为spi2的0号设备,CS片选引脚为PB12。
rt_sfud_flash_probe("W25Q128", "spi20");作用是将flash型号和设备名字联系起来,即w25q128就是设备spi20。
最后将整段代码导出到组件自动初始化中(即在使用flash前就进行初始化)。
4.2spi_w25q_sample();
本段代码首先就是寻找设备spi20,找到后利用两种方式对flash写命令从而获取ID号。
/* 方式1:使用 rt_spi_send_then_recv()发送命令读取ID */
rt_spi_send_then_recv(spi_dev_w25q, &w25x_read_id, 1, id, 5);
/* 方式2:使用 rt_spi_transfer_message()发送命令读取ID */
struct rt_spi_message msg1, msg2;
msg1.send_buf = &w25x_read_id;
msg1.recv_buf = RT_NULL;
msg1.length = 1;
msg1.cs_take = 1;
msg1.cs_release = 0;
msg1.next = &msg2;
msg2.send_buf = RT_NULL;
msg2.recv_buf = id;
msg2.length = 5;
msg2.cs_take = 0;
msg2.cs_release = 1;
msg2.next = RT_NULL;
rt_spi_transfer_message(spi_dev_w25q, &msg1);