[哪吒开发板]Tina Linux SPI主从通信验证实录

[aldfaaa]

背景

• 主控: D1H
• 板卡: 两块哪吒开发板(以下简称为主机, 从机)
• 操作系统: Tina Linux 2.0

问题

验证D1H芯片SPI主从机通信.

硬件接线

	主机SPI	从机SPI
19	SPI1_MOSI	SPI1_MOSI	19
21	SPI1_MISO	SPI1_MISO	21
23	SPI1_SCK	SPI1_SCK	23
24	SPI1_CE	SPI1_CE	24

SPI概述

SPI接口是一种高速的, 全双工, 同步的通信总线.
适配D1H芯片的Tina Linux的BSP-SDK(以下简称SDK)中已包含相关驱动文件: spi-sunxi.c.
它提供的了仅内核态下主从机的简易通信验证实验, 这或许是考虑到SPI通信速率比较高的特性.
验证操作

SPI主机配置

menuconfig

在SDK执行完环境变量加载后, 执行:

/mnt/tina-d1-h$ make kernel_menuconfig

●开启Device Drivers->SPI support
●进入SPI support, 按图示开启:

设备树

修改: ./device/config/chips/d1-h/configs/nezha/board.dts

需要根据手册和原理图确认好针脚功能:

SPI从机配置

menuconfig

(同SPI主机配置一致)

设备树

仅spi_slave_mode设为0, 其余项同SPI主机配置一致. spi_slave_mode = <0>;

SPI主机收发信息

按上述配置, 重新编译SDK, 打包, 烧录, 启动设备会出现:

root@TinaLinux# ls -l /dev/spidev1.0
crw-------    1 root     root      153,   0 Jan  1 08:00 /dev/spidev1.0

然后将可执行的SPI测试程序(./lichee/linux-5.4/tools/spi/spidev_test)挪到设备上(adb push等)并赋予可执行权限:

# 主机以10MHz发送(即MOSI)发送16进制数据: 0x01 0x02 0x03 0x04
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p "\x01\x02\x03\x04" 
# 主机以10MHz发送(即MOSI)发送ASCII字符串数据: "allwinner"
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p  "allwinner"
spi mode: 0x0
bits per word: 8
max speed: 10000000 Hz (10000 KHz)
TX | 61 6C 6C 77 69 6E 6E 65 72 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  |allwinner|

注意SPI是同步通信接口, 所以在发送的同时也会接收同样长度字节的数据.
下文将用到SPI主从通信的一种常见做法: 主机先发指令头, 然后再发指令体以获取从机应答.

SPI从机收发信息

spi-sunxi.c中对SPI从机模(SLAVE_MODE)采取了简单的收发验证处理, 具体是创建一个内核线程执行int sunxi_spi_slave_task(void *data), 该函数又被设备中断所控制(当收到SPI数据时).

• SPI从机接收到数据的主要流程:
  sunxi_spi_slave_task() -> sunxi_spi_slave_handle_head(), 然后:
  若指令头是写操作(0x01), 则执行:sunxi_spi_slave_cpu_rx_config(), 该函数仅是输出写入内容.
  若指令投是读操作(0x03), 则执行:sunxi_spi_slave_cpu_tx_config(), 该函数仅是将收到的指令体的值+0x80, 然后发送(MISO)给主机.

• 对于从机, spi-sunxi.c能验证SPI通信, 但没有可供用户层直接使用的方法.

用户层可验证的SPI从机收发方案

功能设计

从机安排一块32byte的内存缓存空间(简称"缓存空间")供主机通过指令进行读操作和写操作, 且从机能在用户层对该内存空间访问.

主要改动

• spi.c:
  • 增加static struct class_attribute ye_spi_buf_attrs[], 以创建/sys/class/spi_slave目录下的spi_buf文件, 并提供实现了读/写缓存空间的方法.
• spi-sunxi.c:
  • 使用ye_spi_slave_set_txdata()方法替换sunxi_spi_slave_set_txdata(), 以实现读操作.
  • 修改sunxi_spi_slave_cpu_rx_config()方法, 以实现写操作.

改动详情请查看: d1h_spi_driver.diff

使用方法

写操作: 操作:0x01(写) 地址:0x00 0x00 0x00 指令体长度:0x09
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p "\x01\x00\x00\x00\x09" && \
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p  "allwinner"

读操作: 操作:0x03(读) 地址:0x00 0x00 0x00 指令体长度:0x09
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p "\x03\x00\x00\x00\x09" && \
./spidev_test -v -D /dev/spidev1.0 -s 10000000 -p  "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"

从机读取缓存空间:
cat /sys/class/spi_slave/spi_buf

从机写入缓存空间:
echo "Hello world" > /sys/class/spi_slave/spi_buf

[aldfaaa]

工具和镜像:
spidev_test
tina_d1-h-nezha_uart0_spi_master_slave.zip

[sfgy125110]

@aldfaaa 请问spi通信速率10M太高了，和其他开发板通信速率不一致，导致只能发数据过去，接收到的数据老是出问题，这个spi时钟是否能修改

[aldfaaa]

@sfgy125110 能, 但芯片分频器支持的分频数有限. 你可以试出哪个有效

[sfgy125110]

@aldfaaa 在设备树哪里修改

修改这个spi-max-frequency抓波形后时钟频率没有改变，还是10M，我看其他人说，这个时钟频率是主sck的分频，这个分频在哪里设置

[sfgy125110]

@aldfaaa
修改了dtsi里面的配置，但是量波形还是10M，这就是无效吗，还是要在驱动里面改什么东西

[sfgy125110]

@aldfaaa
内核代码直接设置10M，我修改为了1.2M，但是最后输出的时钟频率还是10M，修改这里还需要修改其他地方吗？
路径为/lichee/linux-5.4/drivers/spi/spi-sunxi.c，2310行

[aldfaaa]

@sfgy125110 说明不支持该频率. SPI很少用这么速率的通信的, 毕竟用上了4个io

[sfgy125110]

@aldfaaa 可以给几个可能有效的频率吗，我试试看，能不能修改成功

[aldfaaa]

@sfgy125110 你用spidev_test就可以试，10M,5M,25M,50M

[JauneNahy]

请问设备树配置的时候为什么要把spi_dbi_enable这个注释掉，打开的时候就不能产生spidev1.0，这个是什么原因造成的？

[WhycanService]

@jaunenahy spi_dbi_enable 是使用dbi接口接屏幕，驱动挂载到dbi上了不兼容spidev

[JauneNahy]

@whycanservice 好的，多谢解答。我现在在尝试使用spi分频更小的时钟，在设备树中修改后如图

但是最终去查看0x02001944这个寄存器里面的值，发现时钟并没有被更换，这个是什么原因造成的，可以帮我解答一下吗，谢谢。

[WhycanService]

@jaunenahy 可以直接这样替换吗？我看了下好像没有这个时钟通路。如果需要低时钟可以打linux rt实时补丁然后软件模拟spi

[JauneNahy]

@whycanservice 好的，多谢解答。我看了一下那个设备树文件里面有其他的地方用到了我替换的5分频时钟，而且用户手册中分出来给spi的时钟也有5分频的这个，为什么说没有这个时钟通路啊，还有就是打linux rt补丁去得到低时钟我先去了解一下，有不懂的地方再来请教你。

[JauneNahy]

@whycanservice 我刚刚把时钟换成低时钟了，但是现在就是会碰到修改时钟频率然后运行官方的spidev_test会出现卡死的情况，修改的时钟频率都是通过计算得到的，在该时钟分频的范围内的。

[sfgy125110]

@aldfaaa
从机模式接收的时候要设置这个寄存器的作用是什么，为什么请求头设置是5，发送大小，接收到的数据要设置成一半，我改成数据大小也没有什么变化，这个寄存器配置有什么作用呢？能不能解答一下
sunxi_spi_slave_cpu_rx_config()函数

sunxi_spi_slave_task()函数

[aldfaaa]

@sfgy125110 我记得驱动默认是启用了DMA的, 所以你修改CPU接收过程的参数并不会生效. 手册有对两种SPI通信逻辑介绍

[sfgy125110]

@aldfaaa 这个从机模式没有关于dma的代码，是要我自己参照用户手册里面的流程重新写一个代码使用dma吗？
现在主从通信有时候就会漏掉数据，按照你的流程就是主机发送完数据，发0x03 0x00 0x00 0x00 0x05的时候这个数据从机没处理到，直接把第4条数据当成第3条处理，主机就读不到数据
还有就是从机没写数据，但是主机一直会接收到无用数据（.898），结果图就在下面

[sfgy125110]

@aldfaaa

[aldfaaa]

@sfgy125110 你的从机要烧录从机镜像才行, 或者根据代码差异去修改从机的SPI驱动.

[aldfaaa]

有朋友自行编译slave机发现结构体缺失成员, 发现diff遗漏了头文件的变更:

补上即可.
需要购买D1H官方哪吒开发板, 可以到我店铺看看 :
小叶芯片开发板店

[CYWLW]

spi_slave_mode配置的主从模式是不是反了