ZYNQ PS 基于SPI的数码管显示

REVIEW

之前在学习ZYNQ的PL端，已经学习过： 数码管动态扫描显示-优快云博客 SPI接口的74HC595驱动数码管实现_74hc595 spi-优快云博客 对SPI有一定了解哩： SPI(Serial Peripheral Interface)，串行外围设备接口。 SPI是一个同步的数据总线，用单独的数据线和一个单独的时钟信号来保证发送端和接收端的同步。

SPI 使用 4 根标准信号线进行通信：                 MISO（主输入- 从输出 )                 MOSI（主输出-从输入 )                 时钟 SCLK                 从机选择信号 SS（有时也称为片选信号 CS ）

1. 今日摸鱼任务

实现ZYNQ PS侧SPI控制数码管显示

小梅哥教材： 03_【裸机教程】基于C编程的Zynq裸机程序设计与应用教程v2.4.5.pdf 第十章 基于SPI控制器的数码管基础应用 ILA遇到了困难，下一次搞一下T_T

2. ZYNQ PS SPI

ZYNQ-7000 的 PS 侧有两个功能一样的 SPI 外设控制器，其功能结构如图：

APB 接口： 32 位，用于响应寄存器的读、写，处理数据端口和 FIFO 之间的读写命令和数据。                    数据端口以字节（即[7:0]）为单位。

SPI 主机：此时控制器要驱动 SCLK ，并输出 3 个从机选择信号。                   MOSI 信号上的从机选择和传输开始，可以在软件中手动控制，也可以由硬件自动控制。

SPI 从机：此时控制器只使用一个从机选择的输入信号（ SS0 ）。                   SCLK 与控制器的参考时钟（SPI_Ref_Clk ）同步。

Tx 和 Rx FIFO ：每个 FIFO 都是 128 字节，软件使用寄存器映射后的数据端口寄存器来读、写 FIFO 。                            FIFO 桥接了两个时钟域：APB 接口和控制器的SPI_Ref_Clk 。

3. Block Design

使用EDA拓展版，本次使用EMIO

74HC595 ：

SCLK  ---  SCLK/SHCP ---  E19 MOSI  ---  DS  ---------------  D20 SS  ---  RCLK/STCP ---  F17

4. PS_SPI

PS_SPI.h

#ifndef __PS_SPI_H__ #define __PS_SPI_H__ #include "xspips.h" extern XSpiPs SPI0; void PS_SPI_Init(XSpiPs *InstancePtr,uint16_t DeviceId, uint8_t Prescaler, uint8_t SPI_Mode); void PS_SPI_Transfer(XSpiPs *InstancePtr, uint32_t Sel_Num, uint8_t *ReadBuffer, uint8_t *WriteBuffer, uint32_t BUFFER_SIZE); #endif

PS_SPI.c

#include "PS_SPI.h" XSpiPs SPI0; /************************************************************************************************************ **  @brief    初始化PS_SPI设备 **  @param    SpiInstancePtr    SPI对象 **  @param    SpiDeviceId        SPI设备ID **  @param    SPI_Mode        SPI模式选择 **  @param    Prescaler        分频系数xx                XSPIPS_CLK_PRESCALE_xx **     模式有以下几种：    XSPIPS_MASTER_OPTION            设置为主机（默认为从机） **                     XSPIPS_CLK_ACTIVE_LOW_OPTION    将时钟极性设为低电平有效（默认为高电平有效） **                     XSPIPS_CLK_PHASE_1_OPTION        片选信号后，第二个SCK边缘的数据有效（默认为第一个边缘有效） **                     XSPIPS_DECODE_SSELECT_OPTION    设置为8位从机模式，使用3位2进制数来选择从机（默认为3位从机模式） **                     XSPIPS_FORCE_SSELECT_OPTION        手动片选模式 **                     XSPIPS_MANUAL_START_OPTION        设置为手动开始模式 **    Sample:    //初始化SPI设备，设为主机模式，64分频 **            PS_SPI_Init(&SPI0, XPAR_XSPIPS_0_DEVICE_ID, **                XSPIPS_CLK_PRESCALE_64, XSPIPS_MASTER_OPTION); ************************************************************************************************************/ void PS_SPI_Init(XSpiPs *SpiInstPtr,uint16_t DeviceId, uint8_t Prescaler, uint8_t SPI_Mode) {     XSpiPs_Config *SpiConfig;     //根据设备ID在配置表中查找配置，然后初始化配置     SpiConfig = XSpiPs_LookupConfig(DeviceId);     XSpiPs_CfgInitialize(SpiInstPtr, SpiConfig, SpiConfig->BaseAddress);     //设置SPI的模式     XSpiPs_SetOptions(SpiInstPtr, SPI_Mode);     //设置SPI的分频并使能     XSpiPs_SetClkPrescaler(SpiInstPtr, Prescaler);     XSpiPs_Enable(SpiInstPtr); } /************************************************************************************************************ **    @brief    使用SPI进行主从之间的数据传输 **    @param    SpiInstancePtr    SPI对象 **    @param    Sel_Num            选择从设备的序号，普通模式只能选3个设备（0~2） **    @param    ReadBuffer        接受的数据所存储的数组 **    @param    WriteBuffer        发送的数据所存储的数组 **    @param    BUFFER_SIZE        接收与发送的数据的字节数 **    Sample:    PS_SPI_Transfer(&SPI0, 0, ReadBuffer, WriteBuffer, 2);//用SPI与0号从机通信，收发2字节 ************************************************************************************************************/ void PS_SPI_Transfer(XSpiPs *SpiInstPtr, uint32_t Sel_Num, uint8_t *ReadBuffer, uint8_t *WriteBuffer, uint32_t BUFFER_SIZE) {     //选择片选设备，一共3位     XSpiPs_SetSlaveSelect(SpiInstPtr, Sel_Num);     //与从机进行数据传输，每发送一个字节就接受一个字节，发送的数据为WriteBuffer里的内容，接收的数据存在ReadBuffer里     XSpiPs_PolledTransfer(SpiInstPtr, WriteBuffer, ReadBuffer, BUFFER_SIZE); }

5. SCU

SCU_GIC.h

#ifndef SCU_GIC_H_ #define SCU_GIC_H_ #include "xscugic.h" #define    HIGH_Level_Sensitive    0x01    //高电平敏感(1) #define    Rising_Edge_Sensitive    0x03    //上升沿敏感(0->1) XScuGic ScuGic;    //通用中断控制器 void ScuGic_Init(); void Set_ScuGic_Link(uint16_t IntrId, uint8_t Priority, uint8_t Trigger,         Xil_InterruptHandler Handler, void *CallBackRef); #endif

SCU_GIC.c

#include "SCU_GIC.h" XScuGic ScuGic;    //通用中断控制器对象 void ScuGic_Init() {     XScuGic_Config *IntcConfig;     IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID);     XScuGic_CfgInitialize(&ScuGic, IntcConfig,IntcConfig->CpuBaseAddress);     Xil_ExceptionInit();     Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,             (Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,&ScuGic);     Xil_ExceptionEnable(); } /**   *****************************************************   * @brief    将中断链接到通用中断控制器   * @param    IntrId        中断请求ID   * @param    Priority    中断优先级，高5位有效，共32级，步长为8 优先级：0x00 -> 0xf8   * @param    Trigger        中断触发模式：   *                             高电平触发 -> HIGH_Level_Sensitive   *                             上升沿触发 -> Rising_Edge_Sensitive   * @param    Handler        中断服务函数   * @param    CallBackRef    回调引用，通常是连接驱动程序的实例指针   * @usage    //链接XPAR_SCUTIMER_INTR到中断控制器，中断服务函数为ScuTimer_IRQ_Handler   *         Set_ScuGic_Link(XPAR_SCUTIMER_INTR, 0xA8, HIGH_Level_Sensitive,   *             ScuTimer_IRQ_Handler, (void *)&ScuTimer);   ***************************************************** **/ void Set_ScuGic_Link(uint16_t IntrId, uint8_t Priority, uint8_t Trigger,         Xil_InterruptHandler Handler, void *CallBackRef) {     XScuGic_SetPriorityTriggerType(&ScuGic, IntrId, Priority, Trigger);     XScuGic_Connect(&ScuGic, IntrId,             (Xil_ExceptionHandler)Handler,CallBackRef);     XScuGic_Enable(&ScuGic, IntrId); }

SCU_TIMER.h

#ifndef SCU_TIMER_H_ #define SCU_TIMER_H_ #include "xscutimer.h" #include <stdint.h> extern uint8_t Refresh_Flag; XScuTimer ScuTimer; #define    CPU_CLK_HZ    XPAR_PS7_CORTEXA9_0_CPU_CLK_FREQ_HZ    //CPU时钟频率(单位Hz) void ScuTimer_Int_Init(double Load_Val); void ScuTimer_IRQ_Handler(void *CallBackRef); #endif

SCU_TIMER.c

#include "SCU_TIMER.h" #include "SCU_GIC.h" #include "xparameters.h" XScuTimer ScuTimer;        //私有定时器 uint8_t Refresh_Flag = 0; //数码管位刷新标志 void ScuTimer_IRQ_Handler(void *CallBackRef) {     /* ↓↓↓用户处理↓↓↓ */     Refresh_Flag = 1;     /* ↑↑↑结束处理↑↑↑ */     XScuTimer_ClearInterruptStatus(&ScuTimer); } /**   *****************************************************   * @brief    初始化私有定时器   * @param    Time_us        定时器中断触发时间，单位为us   * @usage    ScuTimer_Int_Init(20);    //初始化私有定时器，每20us触发一次   * @tag    本函数开启私有定时器，并进行周期性中断，要停止私有定时器可使用XScuTimer_Stop(&ScuTimer);   ***************************************************** **/ void ScuTimer_Int_Init(double Time_us) {     uint32_t Load_Val;     //定时器初始化     XScuTimer_Config *Config;     Config = XScuTimer_LookupConfig(XPAR_XSCUTIMER_0_DEVICE_ID);     XScuTimer_CfgInitialize(&ScuTimer, Config,Config->BaseAddr);     //将us转换为定时器装载值     Load_Val = ((float)CPU_CLK_HZ / 2 / 1000000 * Time_us) - 1;     //四舍五入，使结果更精准     if(((uint32_t)(CPU_CLK_HZ / 2 / 100000 * Time_us))%10 >=5 )         Load_Val++;     //设置自动装载值和自动装载模式     XScuTimer_LoadTimer(&ScuTimer, Load_Val);     XScuTimer_EnableAutoReload(&ScuTimer);     //链接到中断控制器     Set_ScuGic_Link(XPAR_SCUTIMER_INTR, 0xA8,Rising_Edge_Sensitive,ScuTimer_IRQ_Handler,(void *)&ScuTimer);     //使能定时器中断     XScuTimer_EnableInterrupt(&ScuTimer);     //开启计数器     XScuTimer_Start(&ScuTimer); }

6. main.c

#include <stdio.h> #include <stdint.h> #include "xparameters.h" #include "PS_SPI.h" #include "SCU_GIC.h" #include "SCU_TIMER.h"     // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F - const uint8_t data_595[17] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x8C,0xBF,0xC6,0xA1,0x86,0xFF,0xBF};     // L - R const uint8_t seg_8[8]= {0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}; int main(void) {     //WriteBuffer_init 76543210     uint8_t WriteBuffer[8][2] = {                                 {data_595[0],seg_8[0]}, //{'0',数码管第 0 位}                                 {data_595[1],seg_8[1]}, //{'1',数码管第 1 位}                                 {data_595[2],seg_8[2]}, //{'2',数码管第 2 位}                                 {data_595[3],seg_8[3]}, //{'3',数码管第 3 位}                                 {data_595[4],seg_8[4]}, //{'4',数码管第 4 位}                                 {data_595[5],seg_8[5]}, //{'5',数码管第 5 位}                                 {data_595[6],seg_8[6]}, //{'6',数码管第 6 位}                                 {data_595[7],seg_8[7]}, //{'7',数码管第 7 位}                                 };     //数码管位选     uint8_t Sel_Num = 0;     //初始化通用中断控制器     ScuGic_Init();     //初始化 SPI0，设为主机模式，64 分频     //CPOL=1,CPHA=1     PS_SPI_Init(&SPI0, XPAR_XSPIPS_0_DEVICE_ID,    XSPIPS_CLK_PRESCALE_64,             XSPIPS_MASTER_OPTION |     XSPIPS_CLK_ACTIVE_LOW_OPTION| XSPIPS_CLK_PHASE_1_OPTION |     XSPIPS_FORCE_SSELECT_OPTION);     //初始化私有定时器中断，定时间隔 1ms     ScuTimer_Int_Init(1000);     while(1)     {         if(Refresh_Flag)         {             //清除数码管刷新标志             Refresh_Flag = 0;             //SPI 传输，控制第 Sel_Num 位数码管显示数字             PS_SPI_Transfer(&SPI0, 0, NULL, WriteBuffer[Sel_Num], 2);             //位选循环(0~7)             if(Sel_Num >= 7)                 Sel_Num = 0;             else                 Sel_Num++;         }     }     return 0; }

//摸鱼结束，ILA有一些奇怪的问题，下次搞~