一、  概述

本文將會介紹 SemiDrive E3 MCAL Spi 模塊的簡介以及基本配置。此外會結合實際操作的介紹，幫助新手快速了解並掌握這個模塊的使用，文中的 MCAL 是基於 PTG3.0 的版本，開發板是官方的 E3640 網關板。

二、   Spi 模塊簡介

AutoSar 關於 Spi 模塊定義了一些概念，例如 Channel、Job、Sequence。下面將具體介紹這些概念的具體含義以及使用上的一些注意事項，這幾個概念之間的關係如下圖所示。

                                                                                                  圖 2.1 AutoSar Spi 模塊框架

從圖中可以看出 Channel 是對應到具體的 SPI 設備，同個 SPI 控制器不同的片選信號對應不同的 SPI 設備，然後 Job 是和 Channel 進行綁定的，每個 Job 至少綁定一個 Channel，不然這個 Job 沒有意義，每個 Job可以綁定多個 Channel，例如圖中的 Job1 綁定了 Ch1 和 Ch2；同個 Channel 可以被多個 Job 綁定，例如圖中的 Ch2 和 Ch5；Ch2 和 Ch5 的區別是 Ch2 用於不同的外設，而 Ch5 用於同一個外設，不推薦這麼使用，容易造成數據混亂。

SPI 的傳輸是以 Sequence 為單位的，Sequence下面必須要綁定 Job，不然的話該 Sequence 沒有意義。每個 Sequence 下面可以有多個 Job，這些 Job 擁有多個同個優先級，每個 Job 是從片選信號開始到片選信號結束，如下圖所示。

                                                                                                                 圖 2.2 SPI 傳輸序列

三、   Spi 模塊的主要配置

在配置 SPI 模塊之前我們需要對 MCU 模塊和 Port 模塊先進行配置，首先配置 MCU 模塊，使能我們需要用到的 SPI 實例。

                                                                                                        圖 3.1 使能 SPI 模塊

接著配置 Port 模塊，對 SPI 引腳進行配置。

                                                                                                                圖 3.2 配置 SPI 引腳

最後對 SPI 模塊進行配置，首先根據實際使用的 SPI 的 Channel、Job、Sequence 數量進行配置。

                                                                                                    圖 3.3 SPI General 配置

接著配置 SPI 的硬體單元，SpiController 這欄是選擇實際的 SPI 控制器，例如這裡我們將 SPI2 配置為 CSIB2，不使能 DMA 傳輸，Master 模式。

                                                                                                             圖 3.4 配置 SPI 硬體單元

然後配置 SPI 設備，點擊右邊的加號添加一個 SPI 設備，然後配置該 SPI 設備的波特率，片選引腳，片選極性，採樣數據的邊緣等，具體的配置選項如圖 3.6 所示。

                                                                                                                    圖 3.5 配置 SPI 設備

                                                                                                               圖 3.6 SPI 設備配置選項

• SpiBaudrate：用於配置該 SPI 設備的波特率
• SpiCsIdentifier：用於選擇使用哪個片選引腳
• SpiCsPolarity：用於配置片選信號的極性
• SpiCsSelection：用於選擇使用硬體片選還是 GPIO 片選
• SpiDataShiftEdge：用於選擇 SPI 數據的採樣邊緣，LEADING 為第一個邊緣，TRAILING 為第二個邊緣
• SpiHwUnit：用於選擇該 SPI 設備使用哪個 SPI 控制器
• SpiShiftClockIdleLevel：用於配置時鐘空閒狀態的電平
• SpiTimeClk2Cs：用於配置 CS 有效到時鐘產生的時間，單位為秒，範圍為 0~0.0001 秒
• SpiTimeClk2CsEnd：用於配置時鐘信號結束到 CS 無效的時間，單位為秒，範圍為 0~0.0001 秒

 

接著添加並配置 SPI 的 Job，點擊右邊的加號符號進行 Job 的添加，這裡 SpiJobId 按照順序遞增就好，SpiJobPriority 為 Job 的優先級，配置範圍為 0 ~ 3，最後將該 Job 跟 SPI 設備進行綁定。

 

                                                                                                        圖 3.7 添加 SPI 的Job 並配置

接著添加並配置 SPI Channel，如下圖所示，這裡添加了兩個 Channel。

                                                                                               圖 3.8 添加 SPI Channel 並配置

                                                                                                         圖 3.9 SPI Channel 的配置參數

如圖 3.9 所示，具體配置以下參數：

• SpiChannelId：通道 ID，按照順序遞增就好
• SpiChannelType：配置 Channel 的類型，EB 為使用外部 Buffer，IB 為使用內部 Buffer，選擇 EB 的話，用戶需要自己分配空間作為 Buffer。IB 的話驅動會自動處理
• SpiDataWidth：配置數據寬度，可以配置為 4\8\16\32
• SpiEbMaxLength：配置 EB Buffer 的最大長度
• SpiIbNBuffers：配置 IB Buffer 的最大大小
• SpiTransferStart：配置傳輸的大小端，MSB 或 LSB

 

接著將 Job 和 Channel 進行綁定，這裡將 Job10 和 Channel33 綁定，Job11 和 Channel34 綁定。

                                                                                          圖 3.10 將 Job 和 Channel 進行綁定

最後新增 Sequence 並且將 Sequence 和 Job 進行綁定，這裡我們將 Sequence6 和 Job10 和 Job11 進行綁定，如下圖所示。到此則完成了 SPI 模塊的所有配置。

 

                                                                                                圖 3.11 將 Sequence 和 Job 進行綁定

四、  實際操作

配置完了以後，打開 MCAL 的工程，我們需要對代碼進行修改，主要修改 spi_test.c文件，具體修改如下圖所示。

                                                                                                                  圖 4.1 定義緩衝區

定義好緩存區後，我們對緩存區進行初始化，將發送緩存區的值配置為 0x55 和 0xAA。

                                                                                                            圖 4.2 初始化緩衝區

初始化好緩衝區後，因為我們 Channel 的類型是配置為 EB 的，因此我們需要調用 Spi_SetupEB() 接口將我們定義的緩存設置為 EB 緩存，並指定對應的 Channel。最後我們直接調用 Spi_AsyncTransmit() 接口啟動 SPI 傳輸即可，傳參為 SequenceId。

                                                                                                                  圖 4.3 設置 EB 並且啟動傳輸

按照以上修改完代碼後，重新編譯工程並下載到板子，重新上下電運行。

                                                                                                                   圖 4.4 運行測試用例

輸入 “runcase 1800”運行 SPI 的測試例程，同時用邏輯分析儀抓取 SPI 的波形，抓取的波形如下圖所示。從圖中可以看到總共發送了兩個 Job,Job10 和 Job11，發送的數據也是一致的。

                                                                                                                               圖 4.5 抓取的 SPI 波形

五、   使用注意事項

配置 Spi 模塊時，需要注意以下事項：

• SPI 的 SCLK 引腳的上下拉配置需要和 SPI 中配置的 Clock 空閒電平一致，SS 引腳的上下拉及初始電平狀態需要根據 CS 的極性來配置，如果 CS 的極性為高電平，那麼 SS 引腳應配置為下拉並且初始化電平為低電平。
• 同一個 Job 不能在多個 Sequence 之間共享
• JobId，SeqId，ChannelId，配置的時候需要全局唯一，且從 0 開始連續編號
• Slave 啟動 DMA 時，對應 DMA 通道的中斷優先級需要和 Slave 對應控制器的中斷優先級相同，避免出現競爭。

六、  參考資料

1.《SemiDrive_E3_MCAL_User_Guide_Rev03.00.pdf》，2023.08