40 Linux SPI通信问题记录

38.1 SPI简要介绍

SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。是 Motorola 公司推出的一 种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线。

SPI是通过移位寄存器进行数据收发的，也就是由主机发起动作，如果主机进行单字节传输，主机发一个数据就会从从机中拿到一个数据，不管你愿不愿意，每发送一个数据，从机都会发一个数据过来。如果是没用的数据，那么不用管就好。所以SPI刚开始第一个字节通信时，一般拿到的是无效数据内容。所以，在通信时，一般发一个指令，然后跟地址，然后读取数据，可以避免这问题。

主机和从机模式区别在哪？答：就是谁发起时钟信号，就这样！

spi四种模式SPI的相位(CPHA)和极性(CPOL)分别可以为0或1，对应的4种组合构成了SPI的4种模式：

Mode 0 CPOL=0, CPHA=0 //0-低电平 0-第一个边缘

Mode 1 CPOL=0, CPHA=1 //0-低电平 1-第二个边缘

Mode 2 CPOL=1, CPHA=0 //1-高电平 0-第一个边缘

Mode 3 CPOL=1, CPHA=1 //1-低电平 1-第二个边缘

SPI通信的基本协议格式：操作指令-地址-（读/写）数据；

38.2 SPI主从机通信问题

最近在搞Linux和单片机（MCU）的SPI通信，其中遇到一些问题。首先Linux默认的SPI驱动是master模式，所以单片机必须选为从机模式（slave）。而SPI是全双工高速、同步（就是这个同步）通信方式，也就是说数据读写只能主机发起，从机只有干等的份。如果主机不发起时钟，从机就无法发送数据，所以难点在这里。主机需要不定时的寻问从机的操作是否完成，是否已经准备好数据，准备好之后，则需要发送时钟给从机，才能把从机中的数据收上来。

本次项目中，Linux跟MCU的SPI通信原本是觉得一下子搞定，但是因为还是不够熟悉导致项目进度没有预想那么快，所以在此记录下本次项目中遇到的问题：

1.主机发送 0x7f 0x12 0x13 时，主机收到什么就回什么数据，然后主机收到0xff 0x7f 0x12；

2.主机跟从机通信出现数据丢失，或移位问题；

以下是对于以上问题的解决及想法：

对于问题1：

主机发送完0x7f 0x12 0x13之后，收到的数据却是多了一个0xff 少了一个0x13，那是因为移位寄存器的原因，你发第一个字节0x7f时，那边会把从机中SPI-DR中的0xff返回给主机，所以接收到的第一个字节是没用的。解决办法是，先发一个操作码，然后再读数据。然后还少了0x13，那是因为主机这边只发了三个时钟，0x13理论上到达了第四个时钟，所以收不到这个，如果想收到，那么就发第四个时钟就可以收到了。

对于问题2：

对于现在的SPI数据收发速率可以达到50Mbps这么快，但是一般情况，我们并不会设置这么快的传输速度，原因一般有这几个：

1、PCB布板，电磁干扰信号不稳定时，需要低频率通信；

2、模拟SPI时输出端IO的驱动能力跟不上，需要降速；

3、CPU主频低，处理SPI速度慢时需要降低频率通信；

我遇到的是第三个问题，因为是Linux跟stm32单片机SPI同信，解决的方案是，先测量出MCU中但判决对于SPI中断函数处理时间，然后再调通信频率。比如：我用的是stm32f103c8t6单片机，主频72M，使用SPI1。经过测量，从进入SPI中断函数，再出来，需要21个系统时钟节拍，那也就是用时：

所以通过上述计算，我的SPI通信速度应该小于3.4Mbps才能正常通信，不掉数据。