Linux GPIO模拟SPI

目录

目录

前言

软件SPI的DTS配置参考

软件SPI的内核配置参考

软件SPI的验证测试参考

总结

前言

SPI（serial peripheral interface）是一种高速的、全双工、同步的串行通信总线。

全双工体现在主从设备间通信时发送数据和接收数据是单独的数据线，能够同时接收和发送数据。

同步体现在主从设备间有时钟线，主设备提供时钟信号。

SPI可以实现采用主从方式工作，实现一对多，其中主设备通过多个CS片选引脚来控制和从设备的通信。

SPI总线在传输数据时，一般先传送高位，后传送低位；数据线为高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0；一个字节传送完成后，无需应答接口即可继续开始下一个字节的传送。

主设备或从设备在时钟线的上升沿或者下降沿往数据线上发送数据，在下降沿或者上升沿从数据线上读取数据。

在MCU或SOC硬件资源（包括总线资源和引脚资源等）受限时，如果需要使用SPI总线进行MCU或SOC和外围器件通信，在硬件SPI损坏或缺失等情况下，可以考虑使用软件模拟SPI总线，即通过普通的GPIO引脚的电平翻转和延时操作实现SPI数据的读取和写入。

软件SPI的DTS配置参考

aliases { spi1 = &spi1_gpio; }; spi1_gpio: spi1_gpio { compatible = "spi-gpio"; status = "okay"; cs-gpios = <&gpioa 0 0>; gpio-sck = <&gpioe 9 0>; gpio-mosi = <&gpiof 10 0>; gpio-miso = <&gpiod 5 0>; num-chipselects = <1>; #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; spidev:spidev@0 { compatible = "rohm,dh2228fv"; spi-max-frequency = <100000>; reg = <0x0>; //spi-cpol; //spi-cpha; //spi-cs-high; status = "okay"; }; };

软件SPI的内核配置参考

CONFIG_SPI=y CONFIG_SPI_LOMBO=y CONFIG_SPI_GPIO=y CONFIG_SPI_SPIDEV=y（需要使用用户态SPI接口（在/dev目录下生成spidev设备）时可以打开。）

软件SPI的验证测试参考

1. 在系统内核启动和驱动加载后，查看是否存在对应的SPI设备。例如：

# find / -name "spidev1.0" /dev/spidev1.0 /sys/devices/platform/xxx.spi/spi_master/spi1/spi1.0/spidev/spidev1.0 /sys/class/spidev/spidev1.0

2. 测试发送数据。例如，查看存在对应的SPI设备后，主控的SPI接口连接从设备，将数据写入从设备的0x1A地址：

# spidev_sample -D /dev/spidev1.0 -s 100000 -a 0x1a -w "abcde" -l 5 send data: 0x61 0x62 0x63 0x64 0x65

3. 全双工数据传输测试。例如，将主控软件SPI的MOSI引脚和MISO引脚短接：

# spidev_sample -D /dev/spidev1.0 -s 100000 -w "abcde" -r -l 5 send data: 0x61 0x62 0x63 0x64 0x65 recv data: （将主控SPI的MOSI和MOSI短接之前。） 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 # spidev_sample -D /dev/spidev1.0 -s 100000 -w "abcde" -r -l 5 send data: 0x61 0x62 0x63 0x64 0x65 recv data: （将主控SPI的MOSI和MOSI短接之后。） 0x61 0x62 0x63 0x64 0x65

总结

基于GPIO模拟的SPI尽管其速度受到限制，但适用于对通讯速率要求较低的设备。对于需要高速通讯的场景，仍然需要依赖硬件SPI接口。