驱动调试--SPI通信深入解析

工作中调试了高通平台的几个项目，解决了几个围绕spi的问题。结合网上资料，写了篇spi调试总结，希望能帮助大家。

SPI总线概述---SPI总线接口---SPI总线结构---SPI总线数据传输过程---SPI四种工作方式---SPI调试案例

SPI总线概述

SPI全称是串行外设接口（Serial PeripheralInterface），全双工同步串行通信接口。

优点：数据传输速率较高

缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据

 

SPI总线接口

 

 

SPI总线只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯:

1）MOSI – Master数据输出,Slave数据输入

2）MISO – Master数据输入,Slave数据输出

3）SCK – 时钟信号

4）CS  – Slave使能信号,由Master控制

SPI总线结构

SPI通信采用主从模式（Master-Slave）架构，一般为一个Master和多个Slave的应用模式。SPI总线构成如图所示。

              

 

 

SPI总线数据传输过程

 

SPI接口在Master控制下产生的从器件使能信号和时钟信号，两个双向移位寄存器按位传输进行数据交换。传输数据以字节为单位，每个字节高位在前，低位在后（MSB first）。

                                                                 

   在一个SPI时钟周期内，会完成如下操作：

1)Master通过MOSI线发送1位数据，同时Slave通过MOSI线读取这1位数据

2)Slaver通过MISO线发送1位数据，同时Master通过MISO线读取这1位数据

 

Master和Slave各有一个移位寄存器，如图4所示，而且这两个移位寄存器连接成环状。依照SCK的变化，数据以MSB first的方式依次移出Master寄存器和Slave寄存器，并且依次移入Slave寄存器和Master寄存器。当寄存器中的内容全部移出时，相当于完成了两个寄存器内容的交换。

 

SPI四种工作方式

 

下图是4种工作模式：（输入指接收端采样，输出指发送端输出数据）

 

SPI四种工作方式本质上是区分 数据采样的时间 和 数据输出的时间 这两个元素。

而这个时间区分是依靠sck信号 ，故引出下面两个概念。

CPOL：时钟极性选择，为0时SPI总线空闲为低电平，为1时SPI总线空闲为高电平

CPHA：时钟相位选择，为0时在SCK第一个跳变沿采样，为1时在SCK第二个跳变沿采样

 

SPI调试案例

 

BUG 1

问题现象：

cpu接收到的数据均为0， 抓取spi 4个信号波形，cs clk信号正常，mosi数据正常，miso无数据（为低电位）

原因分析：

1.miso信号线异常问题，故更换外设模组

     2.pin脚网络连接问题，故核对引脚接线图

分析验证：

     根据分析的1原因 ，更换几个模组发现现象依旧，而模组是量产产品，一般不会都有问题，说明1可以忽略。

         根据分析的2原因，核对原理图 ，发现从cpu引出gpio pin网络时 ，MISO与MOSI接反了。然后飞线把顺序换回来，spi通信正常 。

解决方案：

1. 硬件改版 ， 修改pin网络

2. 软件互换cpu miso mosi输出的引脚（这要看软体是否支持）

    

BUG 2

问题现象：

     SPI波形显示，miso前8 bit始终为0该如何解释？

原因分析：

     因为spi工作需要先把slaver的寄存器地址发送过去 ，且clk是同步的，故前8 bit的miso是没有信号的。故正常。

    行文至此，东哥想多说几句，优秀的嵌入式人要具备快速准确解决问题的能力，这不仅要知识面广，经验足，更需要正确的调试思路。需要多思考，深入思考。记得关注我的博客，常来看看。