zynq中ps端的spi配置

4线制spi详细解读

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什么是4线制spi

4线制spi是一种主从模式、全双工、同步的高速串行总线,它没有定义速度限制,一般的实现通常能达到甚至超过10Mbps
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4线制spi的工作模式

SPI通信有4种不同的操作模式,不同的从设备可能在出厂是就是配置为某种模式,这是不能改变的;但我们的通信双方必须是工作在同一模式下,所以我们可以对我们的主设备的SPI模式进行配置,通过CPOL(时钟极性)和CPHA(时钟相位)来
控制我们主设备的通信模式,具体如下:

时钟极性(CPOL)定义了时钟空闲状态电平

CPOL=0,表示当SCLK=0时处于空闲态,所以有效状态就是SCLK处于高电平时
CPOL=1,表示当SCLK=1时处于空闲态,所以有效状态就是SCLK处于低电平时

时钟相位(CPHA)定义数据的采集时间

CPHA=0,在时钟的第一个跳变沿(上升沿或下降沿)进行数据采样。,在第2个边沿发

### ZynqZynqMP PS SPI 配置与使用方法 ZynqZynqMP 处理器中的 PS(Processing System)部分包含了一个 SPI 控制器,该控制器可以用于与外部设备进行通信。以下是对 ZynqZynqMP 中 PS SPI 配置和使用方法的详细说明。 #### 1. 硬件配置 ZynqZynqMP 的 PS 部分集成了一个或多个 SPI 主控制器,这些控制器可以通过 MIO 或 EMIO 接口连接到 FPGA 的 PL(可编程逻辑)部分。SPI 控制器支持多种模式,包括主模式和从模式,但通常在嵌入式系统中以主模式运行[^1]。 - **MIO 和 EMIO**: - MIO(Multiplexed I/O)引脚是固定的 PS 引脚,适合直接连接外部设备。 - EMIO(Extended MIO)允许将 SPI 信号路由到 FPGA 的 PL 部分,从而实现更灵活的硬件设计。 #### 2. 软件配置 软件配置通常通过 Xilinx 提供的驱动程序完成,以下是基于 Linux 和裸机环境的配置方法: ##### Linux 环境下的配置 在 Linux 系统中,SPI 控制器被抽象为字符设备 `/dev/spidevX.Y`,其中 `X` 是 SPI 主控制器编号,`Y` 是从设备编号。 - **加载 SPI 模块**: 在 Linux 启动时,确保加载了 SPI 相关的内核模块,例如 `spi-bcm2835` 或 `spi-xilinx`。 - **访问 SPI 设备**: 使用标准文件操作接口对 SPI 设备进行读写操作。示例代码如下: ```c #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <sys/ioctl.h> #include <linux/spi/spidev.h> int fd = open("/dev/spidev0.0", O_RDWR); if (fd < 0) { perror("open"); return -1; } struct spi_ioc_transfer tr = { .tx_buf = (unsigned long)tx_buffer, .rx_buf = (unsigned long)rx_buffer, .len = buffer_length, .speed_hz = 1000000, .delay_usecs = 0, .bits_per_word = 8, }; ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr); close(fd); ``` ##### 裸机环境下的配置 在裸机环境中,需要直接操作 SPI 控制器的寄存器来完成初始化和数据传输。 - **初始化 SPI 控制器**: 配置 SPI 控制器的工作模式、时钟频率、数据位宽等参数。以下是一个简单的初始化流程: ```c void spi_init(void) { // 配置 SPI 控制器寄存器 *(volatile uint32_t *)SPI_CONTROL_REG = SPI_MODE_MASTER | SPI_CLOCK_DIVIDER; *(volatile uint32_t *)SPI_STATUS_REG = SPI_CLEAR_FLAGS; } ``` - **发送和接收数据**: 使用 SPI 数据寄存器进行数据传输。示例代码如下: ```c void spi_transfer(uint8_t *tx_data, uint8_t *rx_data, size_t len) { for (size_t i = 0; i < len; i++) { *(volatile uint32_t *)SPI_DATA_REG = tx_data[i]; while (!(*(volatile uint32_t *)SPI_STATUS_REG & SPI_TX_READY)); rx_data[i] = *(volatile uint32_t *)SPI_DATA_REG; } } ``` #### 3. 典型应用场景 - **与外部存储器通信**:例如 Quad-SPI NOR Flash,用于启动或数据存储。 - **与传感器通信**:例如温度传感器、加速度计等。 - **与外设通信**:例如 LCD 显示屏或其他 SPI 接口设备[^2]。 #### 4. 注意事项 - 确保正确配置 SPI 控制器的时钟源和分频器,以满足目标设备的时钟要求。 - 如果使用 EMIO 将 SPI 信号路由到 PL 部分,则需要在 Vivado 中正确配置约束文件。 - 在多设备共享 SPI 总线的情况下,需管理片选信号(CS),以避免冲突。 ---
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