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SPI概述

串行外设接口(SPI)是一种短距离串行通信接口，它使用高速时钟(与I2C相比)，适用于更高的数据速率。SPI接口有多种不同的串行通信变体，但四线接口是最流行的一种。这四个信号是:

• SCLK(串行时钟):用于同步数据传输的时钟信号。
• MOSI(主出从入):主机发送数据到从机的线路。
• MISO(主入从出):从机发送数据到主机的线路。
• CS(片选):用于选择与主机通信的从设备的信号

nRF54L的SPI资源

• SPI设备
  SPIO0
  SPI20, SPI21, SPI22
  SPI30
• 每组SPI都可以配置为SPIM或者SPIS
• 像nRF53，52一样，SPI外设与具有相同ID的其他外设共享寄存器和其他资源。

SPIM设备

• EasyDMA直接传输到RAM和从RAM传输
• SPI模式 [0…3】
• 独立选择1/O引脚
  

SPIS设备

• EasyDMA直接传输到RAM和从RAM传输
• SPI模式[0…3】
• 独立选择1/O引脚
• 基于硬件的信号量:机制，用于SPIS和CPU之间同步访问数据缓冲区

SPI 模式

• SPI模式[0-3]
  • CPOL决定了SPI时钟信号(SCK)的空闲状态电平。
    CPOL=0:表示SCK在空闲状态时保持低电平。
    CPOL=1:表示SCK在空闲状态时保持高电平。
  • CPHA决定了数据在SCK的哪个边沿被采样。
    CPHA=0:表示数据在SCK的第一个跳变沿被采样。
    CPHA=1:表示数据在SCK的第二个跳变沿被采样。
• CPOL和CPHA的组合产生了四种SPI模式
  例如模式2，CPOL=1CPHA=O.SCK空闲状态为高电平.数据在SCK的下降沿被采样
  

SPI配置

• 片选极性
  CSNPOL=O，低电平有效
  CSNPOL=1，高电平有效
• 位序
  MsbFirst最高位会在传输过程中最先被发送出去
  LsbFirset最低位会在传输过程中最先被发送出去
• ORC(Over-read Character)
  在接收数据时，如果主设备(SPIMaster)发送的数据比预期的多，ORC就会填充这些额外的字节

SPI的管脚使用以及时钟配置

SPI20/21使用P2的属于跨域

SPI 时钟软件限制

SPI设备片选管脚的使用

• SPIM片选信号在zephyr SPI中使用软件片选，也就是只要这个管脚只要具有GPIO功能就可以，因此可以使用本域以外的管脚。
• 如果SPIM需要使用硬件片选，那么也要遵循上面表格的要求，并且需要直接使用nrfx_spim驱动，并要使能NRFX_SPIM_EXTENDED_ENABLED
• SPIS片选不能使用GPIO，只能是硬件片选。
  

SPI管脚使用的其他注意事项

• SPISCK管脚需要使用时钟脚，关于哪些脚是时钟脚请参照规格书Pin assignments章节
• 虽然SPI20/21可以跨域使用GPIO2的专用管脚，但不是最节能的方式。跨域使用SPI20/21管脚时使用EngineeringB芯片时可能会有传输失败的问题，这时可以加入下面代码nrfx_power_constlat_mode_request()临时测试。加入这个代码功耗会有上升。(正式量产芯片要去掉这条代码!)，这个问题已经在Revision1中修复了。(errata[38])

errata[32]，对于CSP封装的Engineering B芯片，P1.09-P1.12由于辐射问题需:
串联一个3300或更大的串联电阻
尽可能保持PCB导线短且位于接地层之间
使用低于1MHz的切换速度

Zephyr SPi驱动

• Zephyr 使用设备模型来管理硬件设备，包括SPI控制器。每个SPI控制器在系统中都被表示为一个设备对象。
  (设备模型 Academy Intermediate:Lesson 7- Device driver model)
• 每个SPI控制器和SPI设备在系统中都表示为一个struct device 对象。这个对象包含了设备的配置信息和操作函数

Zephyr SPi驱动

• Zephyr 的SPI驱动支持nRF54L的SPIM和 SPIS 设备
• 代码实现
  Zephyr/drivers/spi/spi_nrfx_spim.c
  Zephyr/drivers/spi/spi_nrfx_spis.c
• 使用步骤
  Kconfig设置(Prj.conf)
  配置设备树
  调用SPIAPI控制SPI设备

配置文件

在prj.conf加入CONFIG_SPI=y
如何需要支持异步API，还要加入
CONFIG_SPI_AYNC=y

SPI M驱动

设备树的配置:

设备定义和配置