一、SPI协议详解
? 1、SPI相比I2C最大的优势有两点：一个是速度快，最高可以大几十M，甚至上百MHz，第二个就是SPI是个全双工。
? 2、SPI接口和I2C一样，一个SPI接口可以连接多个SPI外设，SPI通过CS引脚/数据线，片选引脚来选择和哪个SPI外设通信。SPI通信前先将指定的SPI外设对应的CS引脚拉低来选中此设备。
? 3、ALPHA开发板上通过ECSPI3接口连接了一个6轴传感器，引脚如下：
? ECSPI3_SCLK : UART2_RX
? ECSPI3_MOSI：UART2_CTS
? ECSPI3_SS0：UART2_TXD
? ECSPI3_MISO: UART2_RTS
? 6ULL一个SPI主接口有4个硬件片选，分别为SS0~SS3。
? 4、根据CPOL和CPHA可以设置四种工作模式，一般使用CPOL=0、CPHA=0。
二、6ULL SPI接口详解
? 1、6ULL的SPI接口叫做ECSPI，支持全双工、主丛可配置。
? 2、4个硬件片选信号，可以使用软件片选，这样一个SPI接口所能连接的外设就无限制了。
? 1、RXDATA寄存器为接收到的数据。
? 2、TXDATA寄存器为发送数据寄存器。
? 3、CONREG寄存器为配置寄存器，bit0置1，使能SPI。Bit3置1，表示当向TXFIFO写入数据以后马上开启SPI突发访问，也就是发送数据。Bit7:4设置SPI通道主从模式，bit7为通道3，bit4为通道0，我们使用到了SS0，也就是通道0，因此需要设置bit4为1。Bit19：18设置为00，我们使用到SS0，也就是通道0。Bit31:30设置突发访问长度，我们设置为7，也就是8bit突发长度，一个字节。
? 4、CONFIGREG寄存器的bit0为PHA，设置为0，表示 串行时钟的第一个跳变沿开始采集数据。设置bit4为PO，设置为0，表示SCLK空闲的时候为低电平。Bit8设置0。Bit12设置 为0。Bit16设置为0，表示空闲的时候数据线为高。Bit20设置为0，表示SCLK空闲的时候为低。
? 5、STATREG寄存器，bit0表示TXFIFO为空，我们在发送数据之前要等待TXFIFO为空，也就是等待bit0为1。Bit3表示RXFIFO是否有数据，为1的时候示RXFIFO至少有1个字的数据，我们在接收数据的时候要等到bit3为1。
? 6、PERIODREG寄存器，bit14:0设置wait states时间，我们设置为0X2000。Bit15设置wait states的时钟源为SPI CLK，将此位设置0。Bit21:16表示片选信号的延时，可设置0-63，这里设置为0.
? 7、SPI时钟设置！
? SPI时钟源最终来源于pll3_sw_clk=480MHz/8=60MHz，设置CSCDR2寄存器的bit18为0，也就是ECSPI时钟源为60MHz。bit24:19设置为0，表示1分频，因此最终进入到SPI外设的时钟源为60MHz
? ECSPI模块还需要对时钟进行两级分频，由ECSPI_CONREG寄存器设置。Bit15:12设置前级分频，可以设置00xf，表示116分频。Bit11:8设置2级分频，设置2^n分频，n=0~15.
三、ICM20608简介
ICM-20608 是 InvenSense 出品的一款 6 轴 MEMS 传感器，包括 3 轴加速度和 3 轴陀螺仪。
ICM-20608 尺寸非常小，只有 3x3x0.75mm，采用 16P 的 LGA 封装。ICM-20608 内部有一个 512字节的 FIFO。陀螺仪的量程范围可以编程设置，可选择±250，±500，±1000 和±2000°/s，加速度的量程范围也可以编程设置，可选择±2g，±4g，±8g 和±16g。陀螺仪和加速度计都是 16 位的 ADC，并且支持 I2C 和 SPI 两种协议，使用 I2C 接口的话通信速度最高可以达到400KHz，使用 SPI 接口的话通信速度最高可达到 8MHz。I.MX6U-ALPHA 开发板上的 ICM-20608 通过 SPI 接口和 I.MX6U 连接在一起。ICM-20608 特性如下：
①、陀螺仪支持 X,Y 和 Z 三轴输出，内部集成 16 位 ADC，测量范围可设置：±250，±500，±1000 和±2000°/s。
②、加速度计支持 X,Y 和 Z 轴输出，内部集成 16 位 ADC，测量范围可设置：±2g，±4g， ±4g，±8g 和±16g。
③、用户可编程中断。
④、内部包含 512 字节的 FIFO。
⑤、内部包含一个数字温度传感器。
⑥、耐 10000g 的冲击。
⑦、支持快速 I2C，速度可达 400KHz。
⑧、支持 SPI，速度可达 8MHz。
四、实验程序编写
? 1、我们在使用浮点计算的时候程序卡死了，因为我们没有开始6UL的硬件浮点运算。我们在编译的时候没有使用浮点。解决此问题需要两点：
? ①、开启6UL的硬件浮点单元
? ②、编译的是时候指定硬件浮点。
?
#ifndef _BSP_SPI_H
#define _BSP_SPI_H
#include "imx6ul.h"
void spi_init(ECSPI_Type *base);
unsigned char spich0_readwrite_byte(ECSPI_Type *base, unsigned char txdata);
#endif
#include "bsp_spi.h"
#include "bsp_gpio.h"
#include "stdio.h"
void spi_init(ECSPI_Type *base)
{
base->CONREG = 0;
base->CONREG |= (1 << 0) | (1 << 3) | (1 << 4) | (7 << 20);
base->CONFIGREG = 0;
base->PERIODREG = 0X2000;
base->CONREG &= ~((0XF << 12) | (0XF << 8));
base->CONREG |= (0X9 << 12);
}
unsigned char spich0_readwrite_byte(ECSPI_Type *base, unsigned char txdata)
{
uint32_t spirxdata = 0;
uint32_t spitxdata = txdata;
base->CONREG &= ~(3 << 18);
base->CONREG |= (0 << 18);
while((base->STATREG & (1 << 0)) == 0){}
base->TXDATA = spitxdata;
while((base->STATREG & (1 << 3)) == 0){}
spirxdata = base->RXDATA;
return spirxdata;
}
#ifndef _BSP_ICM20608_H
#define _BSP_ICM20608_H
#include "imx6ul.h"
#include "bsp_gpio.h"
#define ICM20608_CSN(n) (n ? gpio_pinwrite(GPIO1, 20, 1) : gpio_pinwrite(GPIO1, 20, 0))
#define ICM20608G_ID 0XAF
#define ICM20608D_ID 0XAE
#define ICM20_SELF_TEST_X_GYRO 0x00
#define ICM20_SELF_TEST_Y_GYRO 0x01
#define ICM20_SELF_TEST_Z_GYRO 0x02
#define ICM20_SELF_TEST_X_ACCEL 0x0D
#define ICM20_SELF_TEST_Y_ACCEL 0x0E
#define ICM20_SELF_TEST_Z_ACCEL 0x0F
#define ICM20_XG_OFFS_USRH 0x13
#define ICM20_XG_OFFS_USRL 0x14
#define ICM20_YG_OFFS_USRH 0x15
#define ICM20_YG_OFFS_USRL 0x16
#define ICM20_ZG_OFFS_USRH 0x17
#define ICM20_ZG_OFFS_USRL 0x18
#define ICM20_SMPLRT_DIV 0x19
#define ICM20_CONFIG 0x1A
#define ICM20_GYRO_CONFIG 0x1B
#define ICM20_ACCEL_CONFIG 0x1C
#define ICM20_ACCEL_CONFIG2 0x1D
#define ICM20_LP_MODE_CFG 0x1E
#define ICM20_ACCEL_WOM_THR 0x1F
#define ICM20_FIFO_EN 0x23
#define ICM20_FSYNC_INT 0x36
#define ICM20_INT_PIN_CFG 0x37
#define ICM20_INT_ENABLE 0x38
#define ICM20_INT_STATUS 0x3A
#define ICM20_ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ICM20_ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ICM20_ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ICM20_ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ICM20_ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ICM20_ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define ICM20_TEMP_OUT_H 0x41
#define ICM20_TEMP_OUT_L 0x42
#define ICM20_GYRO_XOUT_H 0x43
#define ICM20_GYRO_XOUT_L 0x44
#define ICM20_GYRO_YOUT_H 0x45
#define ICM20_GYRO_YOUT_L 0x46
#define ICM20_GYRO_ZOUT_H 0x47
#define ICM20_GYRO_ZOUT_L 0x48
#define ICM20_SIGNAL_PATH_RESET 0x68
#define ICM20_ACCEL_INTEL_CTRL 0x69
#define ICM20_USER_CTRL 0x6A
#define ICM20_PWR_MGMT_1 0x6B
#define ICM20_PWR_MGMT_2 0x6C
#define ICM20_FIFO_COUNTH 0x72
#define ICM20_FIFO_COUNTL 0x73
#define ICM20_FIFO_R_W 0x74
#define ICM20_WHO_AM_I 0x75
#define ICM20_XA_OFFSET_H 0x77
#define ICM20_XA_OFFSET_L 0x78
#define ICM20_YA_OFFSET_H 0x7A
#define ICM20_YA_OFFSET_L 0x7B
#define ICM20_ZA_OFFSET_H 0x7D
#define ICM20_ZA_OFFSET_L 0x7E
struct icm20608_dev_struc
{
signed int gyro_x_adc;
signed int gyro_y_adc;
signed int gyro_z_adc;
signed int accel_x_adc;
signed int accel_y_adc;
signed int accel_z_adc;
signed int temp_adc;
signed int gyro_x_act;
signed int gyro_y_act;
signed int gyro_z_act;
signed int accel_x_act;
signed int accel_y_act;
signed int accel_z_act;
signed int temp_act;
};
struct icm20608_dev_struc icm20608_dev;
unsigned char icm20608_init(void);
void icm20608_write_reg(unsigned char reg, unsigned char value);
unsigned char icm20608_read_reg(unsigned char reg);
void icm20608_read_len(unsigned char reg, unsigned char *buf, unsigned char len);
void icm20608_getdata(void);
#endif
#include "bsp_icm20608.h"
#include "bsp_delay.h"
#include "bsp_spi.h"
#include "stdio.h"
struct icm20608_dev_struc icm20608_dev;
unsigned char icm20608_init(void)
{
unsigned char regvalue;
gpio_pin_config_t cs_config;
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART2_RX_DATA_ECSPI3_SCLK, 0);
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART2_CTS_B_ECSPI3_MOSI, 0);
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART2_RTS_B_ECSPI3_MISO, 0);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART2_RX_DATA_ECSPI3_SCLK, 0x10B1);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART2_CTS_B_ECSPI3_MOSI, 0x10B1);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART2_RTS_B_ECSPI3_MISO, 0x10B1);
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART2_TX_DATA_GPIO1_IO20, 0);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART2_TX_DATA_GPIO1_IO20, 0X10B0);
cs_config.direction = kGPIO_DigitalOutput;
cs_config.outputLogic = 0;
gpio_init(GPIO1, 20, &cs_config);
spi_init(ECSPI3);
icm20608_write_reg(ICM20_PWR_MGMT_1, 0x80);
delayms(50);
icm20608_write_reg(ICM20_PWR_MGMT_1, 0x01);
delayms(50);
regvalue = icm20608_read_reg(ICM20_WHO_AM_I);
printf("icm20608 id = %#X\r\n", regvalue);
if(regvalue != ICM20608G_ID && regvalue != ICM20608D_ID)
return 1;
icm20608_write_reg(ICM20_SMPLRT_DIV, 0x00);
icm20608_write_reg(ICM20_GYRO_CONFIG, 0x18);
icm20608_write_reg(ICM20_ACCEL_CONFIG, 0x18);
icm20608_write_reg(ICM20_CONFIG, 0x04);
icm20608_write_reg(ICM20_ACCEL_CONFIG2, 0x04);
icm20608_write_reg(ICM20_PWR_MGMT_2, 0x00);
icm20608_write_reg(ICM20_LP_MODE_CFG, 0x00);
icm20608_write_reg(ICM20_FIFO_EN, 0x00);
return 0;
}
void icm20608_write_reg(unsigned char reg, unsigned char value)
{
reg &= ~0X80;
ICM20608_CSN(0);
spich0_readwrite_byte(ECSPI3, reg);
spich0_readwrite_byte(ECSPI3, value);
ICM20608_CSN(1);
}
unsigned char icm20608_read_reg(unsigned char reg)
{
unsigned char reg_val;
reg |= 0x80;
ICM20608_CSN(0);
spich0_readwrite_byte(ECSPI3, reg);
reg_val = spich0_readwrite_byte(ECSPI3, 0XFF);
ICM20608_CSN(1);
return(reg_val);
}
void icm20608_read_len(unsigned char reg, unsigned char *buf, unsigned char len)
{
unsigned char i;
reg |= 0x80;
ICM20608_CSN(0);
spich0_readwrite_byte(ECSPI3, reg);
for(i = 0; i < len; i++)
{
buf[i] = spich0_readwrite_byte(ECSPI3, 0XFF);
}
ICM20608_CSN(1);
}
float icm20608_gyro_scaleget(void)
{
unsigned char data;
float gyroscale;
data = (icm20608_read_reg(ICM20_GYRO_CONFIG) >> 3) & 0X3;
switch(data) {
case 0:
gyroscale = 131;
break;
case 1:
gyroscale = 65.5;
break;
case 2:
gyroscale = 32.8;
break;
case 3:
gyroscale = 16.4;
break;
}
return gyroscale;
}
unsigned short icm20608_accel_scaleget(void)
{
unsigned char data;
unsigned short accelscale;
data = (icm20608_read_reg(ICM20_ACCEL_CONFIG) >> 3) & 0X3;
switch(data) {
case 0:
accelscale = 16384;
break;
case 1:
accelscale = 8192;
break;
case 2:
accelscale = 4096;
break;
case 3:
accelscale = 2048;
break;
}
return accelscale;
}
void icm20608_getdata(void)
{
float gyroscale;
unsigned short accescale;
unsigned char data[14];
icm20608_read_len(ICM20_ACCEL_XOUT_H, data, 14);
gyroscale = icm20608_gyro_scaleget();
accescale = icm20608_accel_scaleget();
icm20608_dev.accel_x_adc = (signed short)((data[0] << 8) | data[1]);
icm20608_dev.accel_y_adc = (signed short)((data[2] << 8) | data[3]);
icm20608_dev.accel_z_adc = (signed short)((data[4] << 8) | data[5]);
icm20608_dev.temp_adc = (signed short)((data[6] << 8) | data[7]);
icm20608_dev.gyro_x_adc = (signed short)((data[8] << 8) | data[9]);
icm20608_dev.gyro_y_adc = (signed short)((data[10] << 8) | data[11]);
icm20608_dev.gyro_z_adc = (signed short)((data[12] << 8) | data[13]);
icm20608_dev.gyro_x_act = ((float)(icm20608_dev.gyro_x_adc) / gyroscale) * 100;
icm20608_dev.gyro_y_act = ((float)(icm20608_dev.gyro_y_adc) / gyroscale) * 100;
icm20608_dev.gyro_z_act = ((float)(icm20608_dev.gyro_z_adc) / gyroscale) * 100;
icm20608_dev.accel_x_act = ((float)(icm20608_dev.accel_x_adc) / accescale) * 100;
icm20608_dev.accel_y_act = ((float)(icm20608_dev.accel_y_adc) / accescale) * 100;
icm20608_dev.accel_z_act = ((float)(icm20608_dev.accel_z_adc) / accescale) * 100;
icm20608_dev.temp_act = (((float)(icm20608_dev.temp_adc) - 25 ) / 326.8 + 25) * 100;
}
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