裸机配置硬件SPI

详细的SPI时序介绍可看我的另外一篇文章：STM32之SPI详细解析

ESPI介绍

IMX6U 自带的 SPI 外设叫做 ECSPI，全称是 Enhanced Configurable Serial Peripheral Interface，ECSPI包含一个64x32接收缓冲区(RXFIFO)和一个64x32传输缓冲区(TXFIFO)。通过数据FIFOs，ECSPI允许以更少的软件中断快速进行数据通信。IMX6U有4个ESPI。下图是ECSPI的框图。由一堆寄存器，时钟产生器，外部引脚，一个状态机组成。
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特性如下：
①全双工同步串行接口。
②可配置的主/从模式。
③四个片选信号，支持多从机。
④发送和接收都有一个 32x64 的 FIFO。
⑤片选信号 SS/CS，时钟信号 SCLK 极性可配置。
⑥支持 DMA。

支持的模式有3种：
①主机模式
②从机模式
③低功耗模式

外部引脚

和通常的SPI一样，都有MOSI、MISO、CLK、CS引脚，但是ESPI的硬件片选引脚支持4个外部设备片选。（可使用软件配置引脚替代硬件片选引脚。）

时钟

ESPI的时钟源有4个选项：
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寄存器

每组SPI都有如下的寄存器组。包括：数据接收寄存器、数据发送寄存器、控制寄存器、配置寄存器、中断寄存器、DMA寄存器、状态寄存器、采样周期控制寄存器、测试控制寄存器、消息数据寄存器。
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ECSPIx_RXDATA：数据接收寄存器；由于ECSPI的数据接收块是一个64*32的FIFO块，所以数据接收寄存器又在这个块内作为头部。

ECSPIx_TXDATA：数据发送寄存器；同理ECSPIx_RXDATA，它是数据发送块的头部。

ECSPIx_CONREG：控制寄存器，用来使能SPI，配置工作模式等。

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BURST_LENGTH段：突发长度，即配置SPI的突发传输数据长度，最大可达2^12bit，一般配置为8bit
CHANNEL_SELECT段：SPI通道选择
DRCTL段：配置准备信号。0：不关心，1：边沿触发，2：电平触发
PRE_DIVIDER段：配置SPI时钟预分频
POST_DIVIDER段：配置SPI时钟分频
CHANNEL_MODE：SPI通断模式选择，1：主模式，0：从模式
SMC：开始模式控制
XCH：配置是否开启SPI突发访问
EN：SPI使能位，1使能，0关闭

ECSPIx_CONFIGREG：配置寄存器，配置SPI相关的一些参数

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SCLK_CTL：配置SCLK信号的空闲状态电平，4个位，分别对应4个通道，0：低电平，1：高电平
DATA_CTL：配置数据线空闲状态电平，4个位，分别对应4个通道，0：低电平，1：高电平
SS_POL：配置片选信号极性，4个位，分别对应4个通道，0：低电平有效，1：高电平有效
SCLK_POL：配置SPI时钟极性
SCLK_PHA：配置SPI时钟相位

ECSPIx_INTREG：中断控制寄存器，一共有8个中断

ECSPIx_DMAREG：DMA控制寄存器

ECSPIx_STATREG：状态寄存器，定义了8种状态，分别有：传输完成、RXFIFO溢出、RXFIFO空、RXFIFO数据请求、RXFIFO就绪、TXFIFO满、TXFIFO数据请求、TXFIFO空。

ECSPIx_PERIODREG：采样周期控制寄存器

SPI主机模式的一次通信流程

配置CONREG和CONFIGREG寄存器
配置中断寄存器（可选的）
配置DMA寄存器（可选的）
配置SPI时钟（可选的）
选择SPI通道
等待发送FIFO为空
填充发送块（即TXFIFO）
等待接收FIFO有数据
转移接收块内数据

代码分析

C文件

#include "bsp_spi.h"
#include "bsp_gpio.h"
#include "stdio.h"

/* 初始化SPI */
void spi_init(ECSPI_Type *base)
{
	/* 配置CONREG寄存器
	 * bit0 : 		1 	使能ECSPI
	 * bit3 : 		1	当向TXFIFO写入数据以后立即开启SPI突发。
	 * bit[7:4] : 	0001 SPI通道0主模式，根据实际情况选择，
	 * bit[19:18]:	00 	选中通道0
	 * bit[31:20]:	0x7	突发长度为8个bit。 
	 */
	base->CONREG = 0; /* 先清除控制寄存器 */
	base->CONREG |= (1 << 0) | (1 << 3) | (1 << 4) | (7 << 20); /* 配置CONREG寄存器 */

	base->CONFIGREG = 0; 		/* 设置通道寄存器 */
	
	/* ECSPI通道0设置，设置采样周期，即读取数据的时候每次之间间隔 */
	base->PERIODREG = 0X2000;		  /* 设置采样周期寄存器 */

	/*
     * ECSPI的SPI时钟配置，SPI的时钟源来源于pll3_sw_clk/8=480/8=60MHz
     * 通过设置CONREG寄存器的PER_DIVIDER(bit[11:8])和POST_DIVEDER(bit[15:12])来
     * 对SPI时钟源分频，获取到我们想要的SPI时钟：
     * SPI CLK = (SourceCLK / PER_DIVIDER) / (2^POST_DIVEDER)
     * 比如我们现在要设置SPI时钟为6MHz，那么PER_DIVEIDER和POST_DEIVIDER设置如下：
     * PER_DIVIDER = 0X9。
     * POST_DIVIDER = 0X0。
     * SPI CLK = 60000000/(0X9 + 1) = 60000000=6MHz
	 */
	base->CONREG &= ~((0XF << 12) | (0XF << 8)); /* 清除PER_DIVDER和POST_DIVEDER */
	base->CONREG |= (0X9 << 12);				 /* 设置SPI CLK = 6MHz */
}

/* SPI通道0发送/接收一个字节的数据 */
unsigned char  spi_transmit_byte(ECSPI_Type *base, unsigned char txdata)
{ 
	uint32_t  spirxdata = 0;
	uint32_t  spitxdata = txdata;
    /* 选择通道0 */
	base->CONREG &= ~(3 << 18);
	base->CONREG |= (0 << 18);
  	while((base->STATREG & (1 << 0)) == 0){} 	/* 等待发送FIFO为空 */
		base->TXDATA = spitxdata;
	while((base->STATREG & (1 << 3)) == 0){} 	/* 等待接收FIFO有数据 */
		spirxdata = base->RXDATA;
	return spirxdata;
}

H文件

#ifndef _BSP_SPI_H
#define _BSP_SPI_H

#include "imx6ul.h"

/* 函数声明 */
void spi_init(ECSPI_Type *base);
unsigned char spi_transmit_byte(ECSPI_Type *base, unsigned char txdata);

#endif