【海思篇】【Hi3516DV300】八、手撸一个海思SPI驱动

目的：使用SPI接口让LCD绘制LOGO；让更多的爱好者了解海思、加入海思。

1 查询SPI相关的寄存器

2 SPI的管脚复用

3 SPI的时钟开启

4 SPI1_CSN0启用和配置

5 实现读写寄存器函数

6 spi开启关闭函数

7 spi帧格式、极性、相性及位宽函数

8 spi串行时钟频率函数

9 spi自动手动模式

10 spi数据传输函数

11 调用例子

总结

说明：

根据《外围设备驱动操作指南》里的用户态SPI，想要在LCD绘制LOGO，按照它样例来，结果不成功，原因未知；

看网友说这个SSP操作要自己实现，然后我就参考chip下的《用户指南》和Hi3516CV500_SDK_V2.0.1.1\smp\a7_linux\drv\extdrv\ssp-st7789下的驱动文档自己来实现SSP；

本章主要记录下SPI的实现，关于LCD（ILI9342）的详细调试会在其他章节里介绍；

1 查询SPI相关的寄存器

《用户指南.pdf》和《3516DV300_PINOUT_EN.xlsx》查询如下，（我样例中用的是SPI1和SPI1_CSN0）：

/*
SPI0 基地址是 0x120C_0000
SPI1 基地址是 0x120C_1000
SPI2 基地址是 0x120C_2000
*/
#define SSP_BASE            (0x120c1000)/*
SPI1 pinmux
*/
#define SPI1_SCLK           (0x112F0020)
#define SPI1_SDO            (0x112F0024)
#define SPI1_CSN0             (0x112f0028)
#define SPI1_SDI            (0x112F002C)/*
PERI_CRG111 - SPI Clock Control
*/
#define PERI_CRG111         (0x120101BC)/*
MISC_CTRL0  - SP1_CSN0 Check
*/
#define MISC_CTRL0           (0x12030000+0x0000)#define SSP_SIZE             0x1000          // 4KB
#define DEFAULT_MD_LEN       (128)
#define IO_ADDRESS_VERIFY(x) (x)/* SSP register definition .*/
#define SSP_CR0              IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x00)
#define SSP_CR1              IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x04)
#define SSP_DR               IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x08)
#define SSP_SR               IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x0C)
#define SSP_CPSR             IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x10)
#define SSP_IMSC             IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x14)
#define SSP_RIS              IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x18)
#define SSP_MIS              IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x1C)
#define SSP_ICR              IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x20)
#define SSP_DMACR            IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x24)
#define SSP_SPITXFIFOCR      IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x28)
#define SSP_SPIRXFIFOCR      IO_ADDRESS_VERIFY(SSP_BASE + 0x2C)#define SPI_SR_BSY           (0x1 << 4)/* spi busy flag */
#define SPI_SR_TFE           (0x1 << 0)/* Whether to send fifo is empty */
#define SPI_DATA_WIDTH       (9)
#define SPI_SPO              (1)/* 极性 */
#define SPI_SPH              (1)/* 相性 */
#define SPI_SCR              (0)//(8)
#define SPI_CPSDVSR          (2)//(8)
#define SPI_FRAMEMODE        (0)#define MAX_WAIT 10000

2 SPI的管脚复用

static void spi1_pinmux()
{ssp_writew(SPI1_SCLK, 0x4f1);ssp_writew(SPI1_SDO, 0x4f1);ssp_writew(SPI1_SDI, 0x4f1);spi1_csn0_pinmux();printf("spi1_pinmux\n");
}

3 SPI的时钟开启

独立软复位：由寄存器 PERI_CRG111 的 bit[17:15] 控制。相应位写“ 0 ”， SPI 退出软复位；相应位写“ 1 ”， SPI 进入软复位。上电缺省值为 0 。
时钟门控：由寄存器 PERI_CRG111 的 bit[14:12] 控制。相应位写“ 0 ”，关闭时钟；相应位写“ 1 ”，打开时钟。上电缺省值为 1 。

PERI_CRG111的第13bit为SPI1始终们控配置寄存器

0: 关闭时钟

1: 打开时钟

static void spi1_open_clock()
{unsigned int peri_cfg111;ssp_readw(PERI_CRG111, peri_cfg111);ssp_writew(PERI_CRG111, peri_cfg111|0x1<<13);printf("spi1_open_clock\n");
}

4 SPI1_CSN0启用和配置

MISC_CTRL0的第2bit为SPI1信号输出片选选择

0: SPI1_CSN0

1: SPI1_CSN1

MISC_CTRL0的第3bit为SPI1片选信号0极性控制

0: SPI1_CSN0低有效

1: SPI1_CSN0高有效

static void spi1_csn0_pinmux()
{// 复选spi_csn0ssp_writew(SPI1_CSN0, 0x0501);// 配置csn0低有效 且选择片选0unsigned int misc_ctrl0;ssp_readw(MISC_CTRL0, misc_ctrl0);misc_ctrl0 &= ~(0x1<<3); // 低有效misc_ctrl0 &= ~(0x1<<2); // 片选0ssp_writew(MISC_CTRL0, misc_ctrl0);
}

5 实现读写寄存器函数

参考himm和himd

#ifdef __HuaweiLite__
#define  ssp_readw(addr,ret)            (ret =(*(volatile unsigned int *)(addr)))
#define  ssp_writew(addr,value)         ((*(volatile unsigned int *)(addr)) = (value))
#else
static const char dev[]="/dev/mem";static void write_reg(unsigned int Addr, unsigned int Value)
{int fd = open (dev, O_RDWR | O_SYNC);if (fd < 0){printf("open %s error!\n", dev);return ;}/* addr align in page_size(4K) */unsigned long phy_addr_in_page;unsigned long page_diff;phy_addr_in_page = Addr & PAGE_SIZE_MASK;page_diff = Addr - phy_addr_in_page;/* size in page_size */unsigned long size_in_page;unsigned long size = PAGE_SIZE;size_in_page =((size + page_diff - 1) & PAGE_SIZE_MASK) + PAGE_SIZE;void *addr = mmap((void *)0, size_in_page, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, phy_addr_in_page);if (addr == MAP_FAILED){printf("mmap @ 0x%x error!\n", phy_addr_in_page);close(fd);return;}unsigned int *addr_cur = (unsigned int *)(addr+page_diff);*addr_cur = Value;/* munmap */if(munmap(addr, size_in_page) != 0 ){printf("munmap failed!\n");}close(fd);//printf("ssp_write_reg %x %d\n", Addr, Value);
}static unsigned int read_reg(unsigned int Addr)
{unsigned int Value = 0;int fd = open (dev, O_RDWR | O_SYNC);if (fd < 0){printf("open %s error!\n", dev);return -1;}/* addr align in page_size(4K) */unsigned long phy_addr_in_page;unsigned long page_diff;phy_addr_in_page = Addr & PAGE_SIZE_MASK;page_diff = Addr - phy_addr_in_page;/* size in page_size */unsigned long size_in_page;unsigned long size = PAGE_SIZE;size_in_page =((size + page_diff - 1) & PAGE_SIZE_MASK) + PAGE_SIZE;void *addr = mmap((void *)0, size_in_page, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, phy_addr_in_page);if (addr == MAP_FAILED){printf("mmap @ 0x%x error!\n", phy_addr_in_page);close(fd);return -1;}unsigned int *addr_cur = (unsigned int *)(addr+page_diff);Value = *addr_cur;/* munmap */if(munmap(addr, size_in_page) != 0 ){printf("munmap failed!\n");}close(fd);//printf("ssp_read_reg %x %d\n", Addr, Value);return Value;
}#define  ssp_readw(addr,ret)            (ret=read_reg(addr))
#define  ssp_writew(addr,value)         (write_reg(addr, value))
#endif

6 spi开启关闭函数

SSP_CR1的第1bit为设置SPI使能

0: 不使能

1: 使能

static void spi_enable(void)
{ssp_writew(SSP_CR1, 0x42);
}static void spi_disable(void)
{ssp_writew(SSP_CR1, 0x40);
}void hi_ssp_enable(void)
{int ret = 0;ssp_readw(SSP_CR1,ret);ret = (ret & 0xFFFD) | 0x2;ret = ret | (0x1 << 4); /* big/little end, 1: little, 0: big */ret = ret | (0x1 << 15); /* wait en */ssp_writew(SSP_CR1,ret);
}void hi_ssp_disable(void)
{int ret = 0;ssp_readw(SSP_CR1,ret);ret = ret & (~(0x1 << 1));ssp_writew(SSP_CR1,ret);
}

7 spi帧格式、极性、相性及位宽函数

SSP_CR0的[4-5]bit为帧格式选择，这里我们选择了Motorola SPI

00: Motorla SPI帧格式

01: TI同步串行格式

10: National Microwire帧格式

11: 保留

SSP_CR0的第6bit为SPICLKOUT极性（SPO）

SSP_CR0的第7bit为SPICLKOUT相性（SPH）

SSP_CR0的[0-3]bit为设置数据位宽：

0011: 4bit

1000: 9bit

1101: 14bit

0100: 5bit

1001: 10bit

int hi_ssp_set_frameform(unsigned char framemode,unsigned char spo,unsigned char sph,unsigned char datawidth)
{int ret = 0;ssp_readw(SSP_CR0,ret);if(framemode > 3){printf("[ERROR]set frame parameter err.\n");return -1;}ret = (ret & 0xFFCF) | (framemode << 4);if((ret & 0x30) == 0){if(spo > 1){printf("[ERROR]set spo parameter err.\n");return -1;}if(sph > 1){printf("[ERROR]set sph parameter err.\n");return -1;}ret = (ret & 0xFF3F) | (sph << 7) | (spo << 6);}if((datawidth > 16) || (datawidth < 4)){printf("[ERROR]set datawidth parameter err.\n");return -1;}ret = (ret & 0xFFF0) | (datawidth -1);ssp_writew(SSP_CR0,ret);return 0;
}

8 spi串行时钟频率函数

输出 SPI 时钟频率计算方式如下：
Fsspclkout = Fsspclk/ （ CPSDVR x （ 1+SCR ））
Fsspclk ： SPI 的工作参考时钟 100M 。
CPSDVR 、 SCR 请查询相应寄存器。

SPICR0的[8-15]bit为串行时钟率（SCR），取值范围0~255；

SPICPSR的[0-7]bit为时钟分频因子（CPSDVR），此值必须是2~254之间的偶数，也就是0bit位必须为0;

int hi_ssp_set_serialclock(unsigned char scr,unsigned char cpsdvsr)
{int ret = 0;ssp_readw(SSP_CR0,ret);ret = (ret & 0xFF) | (scr << 8);ssp_writew(SSP_CR0,ret);if((cpsdvsr & 0x1)){printf("[ERROR]set cpsdvsr parameter err.\n");return -1;}ssp_writew(SSP_CPSR,cpsdvsr);return 0;
}

9 spi自动手动模式

SSP_CR1的第6bit介绍：

0: 片选信号由芯片逻辑根据所选时序自动产生

1: 当采用Motorola SPI帧格式时，片选CS信号由SPI使能信号控制，是能后片选拉低，否则片选拉高。

int hi_ssp_alt_mode_set(int enable)
{int ret = 0;ssp_readw(SSP_CR1,ret);if (enable){ret = ret & (~0x40);}else{ret = (ret & 0xFF) | 0x40;}ssp_writew(SSP_CR1,ret);return 0;
}

10 spi数据传输函数

static int hi_spi_check_timeout(void)
{unsigned int value =  0;unsigned int tmp = 0;while (1){ssp_readw(SSP_SR,value);if ((value & SPI_SR_TFE) && (!(value & SPI_SR_BSY))){break;}if (tmp++ > MAX_WAIT){printf("spi transfer wait timeout!\n");return -1;}usleep(1);}return 0;
}void spi_write_a9byte(unsigned char cmd_dat,unsigned char dat)
{unsigned short spi_data = 0;int ret = 0;if(cmd_dat){spi_data = 1 << 8;}else{spi_data = 0 << 8;}spi_data |= dat;//printf("spi_data: %x %x\n", spi_data, dat);spi_enable();ssp_writew(SSP_DR,spi_data);ret =  hi_spi_check_timeout();if(ret != 0){printf("spi_send timeout\n");}spi_disable();
}void spi_write_a16byte(unsigned short spi_dat)
{int ret = 0;spi_enable();ssp_writew(SSP_DR, spi_dat);//printf("spi_data:0x%x\n",spi_dat);ret =  hi_spi_check_timeout();if(ret != 0){printf("spi_send timeout\n");}spi_disable();
}

11 调用例子

void hi_ssp_demo(void)
{spi1_pinmux();spi1_open_clock();spi_disable();hi_ssp_set_frameform(SPI_FRAMEMODE, SPI_SPO, SPI_SPH, SPI_DATA_WIDTH);hi_ssp_set_serialclock(SPI_SCR, SPI_CPSDVSR);hi_ssp_alt_mode_set(1);hi_ssp_enable();spi_write_a16byte(0x1111);spi_write_a16byte(0x1112);spi_write_a16byte(0x1113);spi_write_a16byte(0x1114);hi_ssp_disable();
}

总结

1 SPI时钟、数据线、片选线管脚要先复用；

2 SPI模式、极性、相性、位宽、时钟速率要配置好；

3 SPI时钟要开启；我的样例一直在发送数据后检测SR_TFE中阻塞，原因是SPI_SCLK没有开启。

4 片选使能、高低有效位要配置好；

5 如果用于应用层，由于重复打开/dev/mem及mamp，使通讯速度变慢，可以针对性优化。