GPIO模擬SPI接口代碼

http://wenku.baidu.com/view/b316705077232f60ddcca184.html

關於SPI，不同的芯片具體通信方式可能會不大一樣，所以要具體問題具體分析，下面是最近做LCD時碰到的兩個模擬SPI協議的代碼，芯片通信方式不同，代碼也就不同了

SPI的工作原理不多說，網上一大把。

1.一款夏普的屏，hx8363A,和host的接法是三線的SPI

寫:

讀:

如上圖，發命令D/CX是0，如果是參數D/CX就是1.

下面是相關代碼

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#define SET_LSCE_LOW SET_GPIO_OUT(LSCE_GPIO_PIN, 0)
#define SET_LSCE_HIGH SET_GPIO_OUT(LSCE_GPIO_PIN, 1)
#define SET_LSCK_LOW SET_GPIO_OUT(LSCK_GPIO_PIN, 0)
#define SET_LSCK_HIGH SET_GPIO_OUT(LSCK_GPIO_PIN, 1)
#define SET_LSDA_LOW SET_GPIO_OUT(LSDA_GPIO_PIN, 0)
#define SET_LSDA_HIGH SET_GPIO_OUT(LSDA_GPIO_PIN, 1)

static void start_lcd(void)
{
        SET_LSCE_LOW;
}

static void stop_lcd(void)
{
        SET_LSCE_HIGH;
}

static void write_lcd_datas(unsigned int data,unsigned int len)
{
    int i;

    for(i=len-1;i>=0;i--)
    {
         SET_LSCK_LOW;
        if(data & (1<<i))
            SET_LSDA_HIGH;
        else
            SET_LSDA_LOW;
        UDELAY(1);
            SET_LSCK_HIGH;
        UDELAY(1);
    }
}

static void write_lcd_cmd(unsigned char cmd)
{
    unsigned int x;
    UDELAY(1);
    x = 0x0000|cmd;
    write_lcd_datas(x,9);
}

static void write_lcd_data(unsigned char data)
{
    unsigned int x;
    UDELAY(1);
    x = 0x0100 | data;
    write_lcd_datas(x,9);
}

static void lcd_recv_data()
{
     int i;
     for(i=0;i<8;i++)
     {
          SET_LSCK_LOW;
          UDELAY(1);
          SET_LSCK_HIGH;
          UDELAY(1);
     }
}

讀寫的時候加上start_lcd和stop_lcd

start_lcd();

      send_ctrl_cmd(0xB9);

      send_data_cmd(0xFF);

stop_lcd();   

二.

1.最近又調了一款屏，nt35510，也是用的是spi，但是他的寄存器是16位的，通信的時候也有些區別

上圖爲寫時序，由於是16位寄存器，所以地址要分兩次發，一次發寄存器高位，一次發低位。每次發兩個byte,第一個byte包含一些標誌信息,讀寫/dcx/高低位 等，第二個byte就是具體的數據(這裏是寄存器地址的高低位)

地址發完後再發參數，和上面一樣，一個包包含兩個byte，一個是標誌信息，一個是數據

下面爲相關的代碼

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static void write_lcd_datas(unsigned int data,unsigned int len)
{
    int i;
    for(i=len-1;i>=0;i--)
    {
         SET_LSCK_LOW;
        if(data & (1<<i))
            SET_LSDA_HIGH;
        else
            SET_LSDA_LOW;
         UDELAY(1);
             SET_LSCK_HIGH;
         UDELAY(1);
    }
}
static void write_lcd_cmd(unsigned char highbyte,unsigned char lowbyte)
{
    unsigned int x;
    start_lcd();
    UDELAY(1);
    write_lcd_datas(0x20,8); //發標志位

    UDELAY(1);
    write_lcd_datas(highbyte,8);    //發命令高位
    stop_lcd();

    start_lcd();
    UDELAY(1);
    write_lcd_datas(0x00,8); //發標志位

    UDELAY(1);
    write_lcd_datas(lowbyte,8);    //發命令低位
    stop_lcd();
}
static void write_lcd_data(unsigned char data)
{
    unsigned int x;
    start_lcd();
    UDELAY(1);
    write_lcd_datas(0x40,8); //發標志位

    UDELAY(1);
    write_lcd_datas(data,8);    //發參數低位
    stop_lcd();
}
static __inline void send_ctrl_cmd(unsigned int cmd1,unsigned int cmd2)
{
   write_lcd_cmd((cmd1&0xFF),(cmd2&0xFF));
}

static __inline void send_data_cmd(unsigned int data)
{
  write_lcd_data((data&0xFF));
}

寫寄存器的時候直接這樣寫就行了

send_ctrl_cmd(0xFF,0x00); 

send_data_cmd(0xAA);

一 SPI協議概括

SPI，是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應用在 EEPROM，FLASH，實時時鐘，AD轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，並且在芯片的管腳上只佔用四根線，節約了芯片的管腳，同時爲PCB的佈局上節省空間，提供方便，正是出於這種簡單易用的特性，現在越來越多的芯片集成了這種通信協議，比如AT91RM9200.

SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少4根線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基於SPI的設備共有的，它們是SDI（數據輸入），SDO（數據輸出），SCK（時鐘），CS（片選）。

（1）SDO – 主設備數據輸出，從設備數據輸入

（2）SDI – 主設備數據輸入，從設備數據輸出

（3）SCLK – 時鐘信號，由主設備產生

（4）CS – 從設備使能信號，由主設備控制

其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號爲預先規定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作纔有效。這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成爲可能。

接下來就負責通訊的3根線了。通訊是通過數據交換完成的，這裏先要知道SPI是串行通訊協議，也就是說數據是一位一位的傳輸的。這就是SCK時鐘線存在的原因，由SCK提供時鐘脈衝，SDI，SDO則基於此脈衝完成數據傳輸。數據輸出通過SDO線，數據在時鐘上升沿或下降沿時改變，在緊接着的下降沿或上升沿被讀取。完成一位數據傳輸，輸入也使用同樣原理。這樣，在至少8次時鐘信號的改變（上沿和下沿爲一次），就可以完成8位數據的傳輸。

要注意的是，SCK信號線只由主設備控制，從設備不能控制信號線。同樣，在一個基於SPI的設備中，至少有一個主控設備。這樣傳輸的特點：這樣的傳輸方式有一個優點，與普通的串行通訊不同，普通的串行通訊一次連續傳送至少8位數據，而SPI允許數據一位一位的傳送，甚至允許暫停，因爲SCK時鐘線由主控設備控制，當沒有時鐘跳變時，從設備不採集或傳送數據。也就是說，主設備通過對SCK時鐘線的控制可以完成對通訊的控制。SPI還是一個數據交換協議：因爲SPI的數據輸入和輸出線獨立，所以允許同時完成數據的輸入和輸出。不同的SPI設備的實現方式不盡相同，主要是數據改變和採集的時間不同，在時鐘信號上沿或下沿採集有不同定義，具體請參考相關器件的文檔。

在點對點的通信中，SPI接口不需要進行尋址操作，且爲全雙工通信，顯得簡單高效。在多個從設備的系統中，每個從設備需要獨立的使能信號，硬件上比I2C系統要稍微複雜一些。

最後，SPI接口的一個缺點：沒有指定的流控制，沒有應答機制確認是否接收到數據。

AT91RM9200的SPI接口主要由4個引腳構成：SPICLK、MOSI、MISO及 /SS，其中SPICLK是整個SPI總線的公用時鐘，MOSI、MISO作爲主機，從機的輸入輸出的標誌，MOSI是主機的輸出，從機的輸入，MISO 是主機的輸入，從機的輸出。/SS是從機的標誌管腳，在互相通信的兩個SPI總線的器件，/SS管腳的電平低的是從機，相反/SS管腳的電平高的是主機。在一個SPI通信系統中，必須有主機。SPI總線可以配置成單主單從，單主多從，互爲主從。

SPI的片選可以擴充選擇16個外設,這時PCS輸出=NPCS,說NPCS0~3接4-16譯碼器,這個譯碼器是需要外接4-16譯碼器，譯碼器的輸入爲NPCS0~3，輸出用於16個外設的選擇。

詳細的SPI規範可參考SPI協議。

二 GPIO模擬SPI的實現

下面將結合本人項目中的經驗來詳細描述如何用GPIO來模擬SPI協議

項目中要求實現一塊LCD爲ssd1815br1的驅動，它與BB的通信使用SPI協議，由於BB上SPI總線已使用完，因此考慮使用GPIO來模擬實現。

GPIO對應SPI引腳的關係如下：

（1）SDO – GPIO0 （BB到LCD的數據線）

（2）SDI – 無，因爲暫時不需要BB接收來自LCD的數據

（3）SCLK – GPIO1

（4）CS – 接地， 使LCD一直處於使能狀態。

接下來就是要實現SPI的協議了， SPI有4種傳輸模式：

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開發者可根據具體設備使用的是哪種模式來實現之，我們項目種的這塊LCD的模式爲CPOL=1, CPHA=1.
具體實現如下：
#define SPI_DATA GPIO0
#define SPI_CLK GPIO1
void spi_write(char data)
{
int8 i = 7;
uint8 mask[] = {0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80};
for(; i >= 0; i--) {
gpio_out(SPI_CLK, GPIO_LOW_VALUE);
gpio_out(SPI_DATA, ((data & mask[i]) >> i));
spi_delay(10);
gpio_out(SPI_CLK, GPIO_HIGH_VALUE);
spi_delay(10);
}
}

實際上模擬SPI是很簡單的事情，只要對照SPI傳輸模式的時序圖來模擬就行了。需要注意的是一定要有個等待時間，以使數據在數據線上穩定下來，並使設備端有時間取數據。剛開始調試的時候可以適當把等待時間延長一點，當調通了SPI後在降下等待時間。

我寫的等待時間如下：

#define spi_delay(delay) \

{ \

register uint32 i = 0; \

while(i < delay) { \

__asm{ \

NOP; \

NOP; \

NOP; \

NOP; \

}; \

i -= 4; \

} \

}

呵呵，整個過程就是這樣簡單。