在高级应用程序中使用 SPI

项目
11/05/2024

重要

这是 Azure Sphere（旧版）文档。 Azure Sphere（旧版）将于 2027 年 9 月 27 日停用，用户此时必须迁移到 Azure Sphere（集成）。 使用位于 TOC 上方的版本选择器查看 Azure Sphere（集成）文档。

在主模式下，Azure Sphere 支持串行外围接口 (SPI)。 SPI 是用于在外围设备与集成线路之间进行通信的串行接口。 SPI 使用主/从模型，其中，主设备控制一组从属设备。相比于 I2C，SPI 可用于更复杂的、速度更快的外围设备。

应用程序可以调用 Applibs SPI API 通过 SPI 访问外围设备，以针对 SPI 主接口执行操作。 LSM6DS3 SPI 示例描述了如何为 MT3620 设备上的硬件配置 SPI，以及如何在应用程序中使用 SPI。

芯片选择

“芯片选择”管理 SPI 主接口与一组从属设备之间的连接；允许主接口单独向每个从属设备发送数据以及接收其数据。 Azure Sphere 支持“芯片选择”的低主动和高主动设置，默认设置为低主动。每个 SPI 主接口可由一个应用程序专用。应用程序必须打开 SPI 主接口并识别每个连接的从属设备，然后才能在该接口上执行读取和写入操作。 Azure Sphere 上的 SPI 读取和写入操作使用阻塞 API。

SPI 要求

使用 SPI 的应用程序必须包含适用于 SPI 的相应的标头文件，并将 SPI 设置添加到应用程序清单。

所有应用程序都必须设置其目标硬件，并包括相应的硬件定义头文件。

头文件

 #define SPI_STRUCTS_VERSION 1
 #include <applibs/spi.h>
 #include "path-to-your-target-hardware.h"

在包括头文件之前声明 SPI_STRUCTS_VERSION 预处理器定义。这会指定应用程序使用的结构版本。

将“path-to-your-target-hardware.h”替换为硬件头文件的路径。

应用程序清单设置

若要使用 SPI API，必须将 SpiMaster 功能添加到应用程序清单，然后将每个 SPI 主控制器添加到该功能。这样，应用程序便可以访问控制器。 Azure Sphere 应用程序清单包含有关应用程序清单的更多详细信息。

在代码中，使用为硬件定义的常量来识别 SPI 主接口。生成应用时，编译器会将这些值转换为原始值。

以下是一个应用清单的摘录，该清单将 MT3620 参考开发板 (RDB)设为目标，并配置了两个 SPI 主接口：

"SpiMaster": [ "$MT3620_RDB_HEADER2_ISU0_SPI", "$MT3620_RDB_HEADER4_ISU1_SPI" ],

以下摘录显示了如何在将 Avnet MT3620 初学者工具包设为目标的应用程序中指定相同的 SPI 主接口：

"SpiMaster": [ "$AVNET_MT3620_SK_ISU0_SPI", "$AVNET_MT3620_SK_ISU1_SPI" ]

配置“芯片选择”并打开 SPI 主接口

在 SPI 主接口上执行操作之前，必须配置“芯片选择”并打开该接口。若要配置“芯片选择”，请调用 SPIMaster_InitConfig 函数来初始化 SPIMaster_Config 结构。初始化 SPIMaster_Config 之后，使用 SPI_ChipSelectPolarity_ActiveLow 或 SPI_ChipSelectPolarity_ActiveHigh 设置更新 csPolarity 字段。

若要打开 SPI 主接口，请调用 SPIMaster_Open 函数。这会将默认设置应用到该接口，并应用“芯片选择”设置：

SPI_Mode_0 表示 SPI 位顺序
SPI_BitOrder_MsbFirst 表示通信模式

更新 SPI 主接口的设置

初始化后，可以更改接口的设置：

若要更改位顺序，请调用 SPIMaster_SetBitOrder
若要更改 SPI 总线速度，请调用 SPIMaster_SetBusSpeed
若要更改通信模式，请调用 SPIMaster_SetMode

在 SPI 主接口上执行读取和写入操作

Azure Sphere 支持使用多个选项来配合 SPI 执行读取和写入操作。若要执行单向读取或写入操作以及与某些 POSIX API 保持互操作性，可以调用 POSIX read(2) 和 write(2) 函数。

可以调用 SPIMaster_WriteThenRead 函数在单个总线事务中依次执行写入和读取组合操作，而不会受到另一个事务的干扰。

如果需要更精确地控制读取或写入操作的计时，可以调用 SPIMaster_TransferSequential 函数。这样，就可以在一对 CS 启用或禁用状态之间执行多个读取和写入操作。

关闭 SPI 接口

若要关闭该接口，请调用标准的 POSIX 函数 close()。

MT3620 支持

本部分介绍仅当在 MT3620 开发板上运行 Azure Sphere 时才适用的 SPI 选项。

MT3620 的 SPI 规格列在 MT3620 支持状态中。 MT3620 开发板用户指南介绍了适用于接线的引脚布局和功能。

Microsoft Azure Sphere SDK 安装目录中的 HardwareDefinitions 文件夹包含常见 Azure Sphere 开发板、模块和芯片的定义。它包含标头和 JSON 文件，这些文件定义 MT3620、MT3620 RDB 和其他 MT3620 硬件的主接口。 HardwareDefinitions 文件夹的默认位置位于 C:\Program Files (x86)\Microsoft Azure Sphere SDK\Hardware Definitions Windows 和 /opt/azurespheresdk/HardwareDefinitions Linux 上。

GitHub 上的 Azure Sphere 示例存储库包含标头和 JSON 文件，用于定义 MT3620 芯片和 MT3620 RDB 的 SPI 主接口，以及其他 MT3620 硬件。->

配置 MT3620 开发板时，可将任何 ISU 端口用作 SPI 主接口。最多可将两个从属设备连接到每个 ISU。将 ISU 端口用作 SPI 主接口时，无法将同一个端口用作 I2C 或 UART 接口。
MT3620 支持最高 40 MHz 的 SPI 事务。
MT3620 不支持在单个总线事务中同时执行双向读取和写入（全双工）SPI 操作。

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