20191027（32）RT-Thread SPI 设备挂载——ADS1256 后续提供具体实现源码（stm32f407)

- 日理万妓 2023-06-12 04:13 6阅读 0赞

#### 目的 ####

1 实现 ADS 1256 采集芯片在 RT-Thread 上的应用  
2 了解 SPI 挂载的方式

## 特别说明 ##

> 在中断 ISR 中调用 SPI 发送数据相关函数，导致 assertion 报错。Function\[rt\_mutex\_take\] shall not be used in ISR，assertion failed at function:rt\_mutex\_take, line number:656  
> RT-Thread SPI 和 I2C 数据收发相关函数会调用 rt\_mutex\_take()，此函数不能再中断函数中使用

[官方外设精品文章链接][Link 1]

#### 正文 ####

##### 了解 SPI #####

**SPI:**

> 1 串行外设接口总线(SPI)最早由Motorola首先提出的全双工三线同步串行外围接口（SCK, MISO 主入从出， MOSI 主出从入）  
> 2 采用 主从模式 支持一对多  
> 3 通过 CS 片选脚来确定工作对象(大多是 CS 片选脚都是拉低有效，在RTOS 中如果是拉高有效需要另外设置)

设置 SPI 参数（需要查看器件数据手册确定）

> 1 时钟速率  
> 2 数据数据格式 (MSB 高位在前) / (LSB 低位在前)  
> 3 时钟极性 CPOL 和 时钟相位 CPHA（CubeMX 中的 1边沿 / 2边沿就是对应数字 0 / 1

![在这里插入图片描述][20191031114625292.png]

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> 参考 [SPI 参考原网址][SPI]  
> CPOL=0，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据采样是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在上升沿，数据发送是在下降沿。  
> CPOL=0，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于低电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由低电平到高电平的跳变，所以数据采样是在下降沿，数据发送是在上升沿。  
> CPOL=1，CPHA=0：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据采集是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在下降沿，数据发送是在上升沿。  
> CPOL=1，CPHA=1：此时空闲态时，SCLK处于高电平，数据发送是在第1个边沿，也就是SCLK由高电平到低电平的跳变，所以数据采集是在上升沿，数据发送是在下降沿

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODkwOTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70]

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##### 了解 RTOS 下的 SPI 接口（关键 3 个） #####

> 1 挂载 SPI (默认在 SPI 总线会自动注册, 只需在 env 中集合 STM32CubeMX 配置即可  
> 2 自定义消息  
> 3 使用官方封住好的接口  
> 4 总线使用和片选设定  
> 5 配置

###### 挂载 SPI ######

非 STM32 使用 rt\_spi\_bus\_attach\_device() 需求启动总线但是没有具体实验不再深入说明  
STM32 使用 rt\_hw\_spi\_device\_attach（）

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();  //对应 GPIOB 
     rt_hw_spi_device_attach("spi1", "spi10", GPIOB, GPIO_PIN_14); 
     // GPIOB  和 GPIO_PIN_14 是用来说明 CS 所在 IO 引脚 B14 脚
     //特别说明 GPIO_PIN_14 与 PIN 中引脚使用方式略微不同的
     //GPIO_PIN_0 ~ GPIO_PIN_15 
     //假设现在 CS =》 PA4 ----> GPIOA, GPIO_PIN_4 即可
     //"spi1" 总线名词
     //"spi10" 是指 spi1 下的第一个设备，具体请查看官方文档
     //"spi11" 是指 spi1 下的第二个设备

###### 自定义消息 ######

> 关键点：  
> 1 第一个消息块必须使能（cs\_take = 1) CS脚 和 最后一个消息块必须释放（cs\_release = 1) CS 脚  
> 2 8bit视为 1 个字节， 16bit 视为 2 个字节  
> 3 假设有 5 个 8bit 数据接收， length = 5  
> 4 不在一个消息块上同时收发，发和收需要分成 2 个或者使用 官方包装好的（官方自动会在使用前后使能和释放）

struct rt_spi_message msg1, msg2, msg3;
    msg1.send_buf = &w25x_read_id;
    msg1.recv_buf = RT_NULL; 
    msg1.length = 1; 
    msg1.cs_take = 1; 
    msg1.cs_release = 0; 
    msg1.next = &msg2; 
    
    msg2.send_buf = &w25x_xxx; 
    msg2.recv_buf = RT_NULL; 
    msg2.length = 1; 
    msg2.cs_take = 0; 
    msg2.cs_release = 0; 
    msg2.next = RT_NULL; 
    
    msg3.send_buf = RT_NULL; 
    msg3.recv_buf = id; 
    msg3.length = 5; 
    msg3.cs_take = 0; 
    msg3.cs_release = 1; 
    msg3.next = RT_NULL; 
    
    rt_spi_transfer_message(spi_dev_w25q, &msg1);

###### 官方封装库 ######

只说明一个 rt\_spi\_send\_then\_recv  
其特点就是 也是利用 上面的消息块分装的，但是使用前后会 **自动使能和释放片选**

###### 其他 ######

> 1 避免被不同线程打断 SPI 传输需要，先对 SPI 获取使用权 `rt_spi_take_bus()` / 使用完成之后释放 `rt_spi_release_bus()`  
> 2 不同从设备使用同一 SPI 需要指定对应片选引脚有效 `rt_spi_take()` / 使用完成之后释放 `rt_spi_release()`  
> 3 新增信息内容 `rt_spi_transfer_message()`

###### 配置 SPI ######

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODkwOTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
![在这里插入图片描述][20191031114732508.png]  
特别说明：

> 1 具体 SPI 频率是根据自动选取 系统时钟 / 分频 满足要求的一个  
> （stm32f407 假设 1.92 最大 84M / 64 = 1.3125 M/s 这将是设定的实际频率）

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##### ADS1256 部分例程 #####

#define SPI_ADS1256_DEVICE_NAME "spi10"
    #define SPI_CS0           GPIO_PIN_4 //PA4 CS0
    #define SPI_CS0_GPIO  GPIOA 
    #define SPI_SYNC0      GET_PIN(A, 8) //PA8 SYNC0
    #define SPI_DRDY0      GET_PIN(C, 4) //PC4 DRDY0
    #define SPI_RST0         GET_PIN(C, 5)  //PC5 RST0
    
    
    static struct rt_spi_device *spi_dev_ads1256;
    
    static void rt_hw_ads1256_gpio(void) {
    	rt_pin_mode(SPI_SYNC0, PIN_MODE_OUTPUT);
    	rt_pin_mode(SPI_RST0, PIN_MODE_OUTPUT);
    	rt_pin_mode(SPI_CS0, PIN_MODE_OUTPUT);
    	rt_pin_mode(SPI_DRDY0, PIN_MODE_INPUT);
    	
    	rt_pin_write(SPI_SYNC0, PIN_HIGH);
    	rt_pin_write(SPI_RST0, PIN_HIGH);
    	rt_pin_write(SPI_CS0, PIN_HIGH);
    }
    
    static int rt_hw_ads1256_init(void) 
    {
    	rt_err_t res;
        //挂载设备
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
        res = rt_hw_spi_device_attach(SPI_BUS_NAME, SPI_ADS1256_DEVICE_NAME, 
        							SPI_CS0_GPIO, SPI_CS0); //挂载到 SPI 总线
        							
        if (RT_EOK != res) {
            return -RT_ERROR;
        }
        
        //查找设备
        spi_dev_ads1256 = (struct rt_spi_device *)rt_device_find(SPI_ADS1256_DEVICE_NAME);
    
        //配置设备
        {
            struct rt_spi_configuration cfg;
            cfg.data_width = 8;
            cfg.mode = RT_SPI_MASTER | RT_SPI_MSB | RT_SPI_MODE_1;
            cfg.max_hz = 1920 * 1000; //1.92 M
    
            rt_spi_configure(spi_dev_ads1256, &cfg);
        }
        //ADS IO 配置
        rt_hw_ads1256_gpio();// 非必须
        return RT_EOK;
    }
    INIT_DEVICE_EXPORT(rt_hw_ads1256_init); //系统自动注册
    
    /*
    @brief: 读取 ADS 1256 的设备 ID
    @process: 当打印值为 0x30 时则说明硬件连接正常（具体可查看手册）
    */
    static void rt_hw_ads1256_readChipID(void) {
        rt_uint8_t cmd[] = { 0x10, 0x00}; // 0x10 是读寄存器 0x00 读一个寄存器
        rt_uint8_t id = 0;
        
        //发送数据后接收数据
        rt_spi_send_then_recv(spi_dev_ads1256, cmd, 2, &id, 1); //发送 2 指令 接收 1 指令
        rt_kprintf(" read ADS1256 ID: %x \n", id);  // 接收到 0x30 表示硬件通讯正常
     
    }
    MSH_CMD_EXPORT(rt_hw_ads1256_readChipID, spi ads1256 sample);

[Link 1]: https://www.rt-thread.org/qa/thread-10263-1-1.html
[20191031114625292.png]: /images/20230531/db5df32710c641a488c71e32cae39cbb.png
[SPI]: https://www.cnblogs.com/deng-tao/p/6004280.html
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODkwOTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230531/3962ede7ae88473ca8d92d9db7cff91a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI0ODkwOTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230531/496318fa2a0f46e1b382783446eeec71.png
[20191031114732508.png]: /images/20230531/35a5b0be01714af8a056808df85f29eb.png