YTM32的同步串行通信外设SPI外设详解（Master Part）

YTM32的同步串行通信外设SPI外设详解（Master Part）

Introduction

Features

• 支持配置SCLK的极性和相位
• 动态可配置的通信帧尺寸。SPI定义片选信号硬件保持生效期间的数据位流被称为SPI的通信帧。
• 使用FIFO管理发送和接收的数据，分别对应发送FIFO和接收FIFO。
• 支持单线模式，即仅发送和仅接收。实际上，SPI的发送数据信号线和接收数据信号线是相互独立的，对软件使用来说这个功能同正常使用交换数据模式（同步数据模式）没啥区别。
• 支持主机模式和从机模式。
• 可以产生触发信号送至DMA控制器，以支持DMA传输。
• 支持多路片选。这个SPI模块引出了四根片选线，PCS[3..0]，但在一个时刻做多仅能选中一路片选信号。但实际应用场景非常受限。

SPI外设的电路系统有框图，如图x所示。

图x SPI外设模块的电路系统框图

引脚信号

SPI通信外设同外界交互的信号线包括：

• 时钟线SCK
• 输出串行数据线SOUT
• 输入串行数据线SIN
• 每个SPI外设实例都有自己的四根片选信号线PCS[3..0]

这四根片选信号线将由软件配置SPI外设模块的寄存器SPI_TXCFG[PCS]，选择其中一个作为本数据帧的片选信号。

片选信号线PCS在Master和Slave模式下的数据数据方向是不同的：

• 若为Master模式，PCS为输出信号。可配置使用SPI外设自动控制。
• 若为Slave模式，PCS为输入信号，仅当被选中后才能从接收来自总线上的数据。

时钟源

以YTM32B1LE05微控制器芯片为例，SPI外设的时钟源来来自于IPC，访问SPI外设寄存器的时钟信号来自于SLOW_BUS_CLK，如图x所示。

图x SPI外设模块的总线访问时钟

图中说明，SPI模块的外设功能时钟是可选的。如图x所示。SPI模块的外设功能时钟，将用于驱动SPI外设工作，产生通信波特率等。

图x SPI的功能时钟源

其它不常用功能

• 支持SOUT和SIN引脚信号交换，为电路设计提供更宽的容错性，SPI_CTRL[PINCFG]
• SPI在正常情况下使用SCLK信号对串行数据流进行采样（获得数字信息），也可以使用SCLK再延后一点的时间点进行采样，SPI_CTRL[SPDEN]

Pricinple & Mechinism

在SPI传输的过程中，Master模式是提供通信时钟的一方，先发数据再收数据；Slave使用SPI总线上的时钟信号同步数据，先收数据再发数据。SPI的Master模式和Slave模式，相当于是SPI模块的两个影子分身，使用同一个SPI外设时，二者只能选其一。虽然大部分的电路功能都是复用的，但在具体的使用场景中，针对不同的工作模式，表现出来的行为模式也各自不同。

基于FIFO的命令和数据管理机制

YTM的SPI外设的设计中，将SPI通信属性分类为收发器外设相关和通信帧相关两类：

• 收发器外设相关的属性，例如波特率、中断模式等等，配置好之后，在整个通信过程中基本就不再改动了。这类配置大多被安置在SPI_CTRL以及专门的配置时钟波形参数的SPI_CLK寄存器中。
• 通信帧相关的属性，例如帧数据长度，本帧结束后是否放开片选线等，是可能随着每一帧发生发生变化的。这类配置大多被安置在SPI_TXCFG寄存器中。SPI_TXCFG寄存器可以以常规访问寄存器的方式读写（必须是32位写操作），但实际上，SPI外设会自动将用户写入SPI_TXCFG寄存器的命令字送入发送FIFO中，或者更确切地说，向SPI_TXCFG寄存器写数，将会立即作用于发送FIFO的工作方式。

YTM的SPI外设将SPI的通信过程看做是通信帧的过程：

• 每次要发送数据流时，首先需要先向发送FIFO写入命令字（写SPI_TXCFG寄存器），SPI外设会识别本次写入的命令字，自动配置好发送FIFO的工作模式。然后用户需要向发送FIFO写即将要发送的数据字（写SPI_DATA