【笔记】NIOS II spi详解

NIOS II spi详解1、说明Embedded Peripherals (ver 9.0, Mar 2009, 4 MB).pdf》参考文档所作的个人理解,可以看做是笔记吧。NIOS II嵌入式外设SPI的原理与使用,关于IP-CORE的使用,请读者参考   SPI Slave JTAG to Avalon Master.pdf》。在下一篇文章中将用实例说明如何用SPI驱动ADS12562、功能描述Spi通讯包括两条数据线(进、出)、一条同步时钟线和一条控制线。1Master Out Slave In (mosi)—主设备输入数据到从设备的数据线。2Master In Slave Out (miso)—从设备输出数据到主设备的数据线。3Serial Clock (sclk)—主设备驱动从设备的同步时钟。4Slave Select (ss_n)—主设备驱动,用于选择从设备。置低时有效。最多可以设置32个从设备。
                 
            SclkAvalonMM是同步的。当配置为主设备,spi-coreAvalonMM的时钟分频得到sclk。若配置为从设备,接收逻辑是与sclk的输入同步的。3、发送逻辑发送逻辑包含发送保持寄存器(txdata)和发送移位寄存器,各有n位宽度,可配置1~32位。当某主外设写txdata,值会自动被复制到移位寄存器,并在下个操作开始时传输。Txdata和移位寄存器提供两个存储空间。当有数据在移位寄存器传输时,可以往txdata中写入数据,并且在移位寄存器处理完当前数据时会自动加载txdata中数据,并发送。在主设备模式传输移位寄存器直接驱动mosi,在从设备模式,传输移位寄存器直接驱动miso数据传输时,LSB或者MSB在前,由配置时用户指定。指定之后,不可软件更改。4、接收逻辑接收逻辑包含接收保持寄存器(rxdata)和接收移位寄存器,各有n位宽度,可配置1~16位。在接收移位寄存器捕获满n位数据后,主外设可以从rxdata中读取接收到的数据。同发送逻辑类似,接收逻辑同样具有提供两个存储空间的功能。Rxdata可以保持前一个接收到的数据,同时接收移位寄存器亦在接收数据。当一个传输完毕时,接收逻辑自动将接收移位寄存器的数据更新至rxdata在主设备模数时,接收移位寄存器直接受miso驱动。在从设备模式 ,受mosi驱动。同样,数据传输时,LSB或者MSB在前,由配置时用户指定。指定之后,不可软件更改。5、在SOPC中安装SPI-CORE5.1 主从设置用户可以选择主设备模式或者从设备模式。当选择主设备模式时,下面的选择是有效的:Number of select (SS_n) signalsSPI clock rate Specify delay.1Number of Select (SS_n) Signals设置从设备的个数。取值范围是1~32。该选择会在生成NIOS II时产生nSS_n引脚,用于片选。 2SPI Clock (sclk) Rate该时钟是有Avalon-MM分频产生,其数学关系是:<Avalon-MM system clock frequency> / [2, 4, 6, 8, ...]SOPC设置时,可以输入所需要的时钟,软件会自动选择一个低于或者等于所输入时钟的最近符合值。时钟的设置注意结合从设备的要求。3Specify Delay该延时是指片选信号有效(置低)之后,需要多长的时间才能对从设备发起操作。
       5.2 数据寄存器设置该设置影响数据寄存器的大小和行为特性。1Width—设置txdatarxdata、发送移位寄存器、接收移位寄存器的大小,可设置为1~32位。2Shift direction指定数据传输时LSB或者MSB在前。用户需了解从设备所需的模式。5.3 时序设定该设定涉及ss_n, sclk, mosi miso 信号的设置。共有两处设定,可设定4种模式。1Clock polarity设置为0时,sclk空闲时为低;设置为1时,sclk空闲时为高。2Clock phase设置为0时,数据在sclk的上升沿锁存;设置为1时,数据在sclk的下降沿锁存。具体见如下时序图:       1. Clock Polarity = 0, Clock Phase = 0

 

      2. Clock Polarity = 0, Clock Phase = 1
  
                        

            3. Clock Polarity = 1, Clock Phase = 0

                 
      
             4. Clock Polarity = 1, Clock Phase = 1
         6NIOS II软件驱动模块有两种方式:1.              使用有Altera提供的alt_avalon_spi_command()函数,使用非常简单。具体可见笔者下一篇驱动实例。2.              读者自己编写。这里先将读者自己DIY的驱动编写方法。6.1 驱动方式一必须包含:#include "altera_avalon_spi.h"#include "altera_avalon_pio_regs.h"这两个头文件。文件中包含有寄存器地址与API函数。IOWR_ALTERA_AVALON_SPI_SLAVE_SEL();    //从设备选择IOWR_ALTERA_AVALON_SPI_CONTROL(base, data); //控制寄存器IORD_ALTERA_AVALON_SPI_RXDATA(base);                  //读接收寄存器IOWR_ALTERA_AVALON_SPI_TXDATA(base, data);       //写发送寄存器IORD_ALTERA_AVALON_SPI_STATUS(base);          //读状态寄存器为了准确实现方式,首先列出SPI寄存器映射图   (1)若rxdatatxdata少于16位,则[31:16]位无效;2)写status会清除ROETOEE位;3ss0只在作为主设备时有效;用来启动发送或者接受数据。例如:


Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)
http://www.CodeHighlighter.com/

// Force SS_n active:
na_spi_0-> np_spicontrol |= np_spicontrol_sso_mask;
for (i = 0; i < 3++i)
{
// Transmit a byte:
while (!(na_spi_0->np_spistatus & np_spistatus_trdy_mask));
na_spi_0
->np_spitxdata = data[i];
// Read and throw away the received data:
while (!(na_spi_0->np_spistatus & np_spistatus_rrdy_mask));
na_spi_0
->np_spirxdata;
}
// Wait until the last byte is transmitted:
while (!(na_spi_0->np_spistatus & np_spistatus_tmt_mask));
// Release SS_n:
na_spi_0-> np_spicontrol &=~np_spicontrol_sso_mask;
    (4rxdata         a)当接收寄存器接收到所设置的n位且将数据移入rxdata后,status中的RRDY设为1;软件可设查询此位来判断是否有新数据接收。如:while(IORD_ALTERA_AVALON_SPI_STATUS(base) & ALTERA_AVALON_SPI_STATUS_RRDY_MSK == 1);                   b)读rxdata会自动清除RRDY位;                   c)新数据总是不断读入rxdata,若RRDY=1; rxdata的数据未读出时,有新的数据传入rxdata,则ROE=1;此时,rxdata存储的数据未定义。         5txdata                   a)当TRDY=1时,表示发送寄存器准备好接受下一个发送数据。如:while(IORD_ALTERA_AVALON_SPI_STATUS(base) & ALTERA_AVALON_SPI_STATUS_TRDY_MSK == 1);                   b)写入rxdata使TRDY=0;                   c)当txdata中的数据传入发送寄存器时,TRDY=1;                   d)若TRDY=0时写入数据至txdata会导致TOE=1;此时新数据被忽略。6.2驱动方式二该方式使用官方的函数:(下篇文章使用的是该方式。)int alt_avalon_spi_command(alt_u32 base, alt_u32 slave,alt_u32 write_length,const alt_u8* wdata,alt_u32 read_length,alt_u8* read_data,alt_u32 flags)该函数不支持8位或者8位以上的传输。但是,可以调用多次实现高于8位的传输。该函数源码位于“<安装路径>/altera/81/ip/altera/sopc_builder_ip/altera_avalon_spi/HAL/src”alt_u32 base, alt_u32 slave,   //选择从设备alt_u32 write_length, //设置写入长度。8位为一个长度。const alt_u8* wdata,                //将要写入数据的数组地址。该函数自动将数组中的数据依次发出直到发出所设定的write_length长度。alt_u32 read_length,                //设置读出长度。8位为一个长度alt_u8* read_data,                  //将读出的数据存储到数组中,直到存满所设定的read_length长度alt_u32 flags                        //如果flag=ALT_AVALON_SPI_COMMAND_MERGE,则访问完从设备之后不会释放从设备,一般用于需多次访问的情况。如果flag=0,则每次访问完从设备都会释放从设备,即当读取read_length个字节数,或者写完write_length个字节数,会释放从设备。7、总结笔者测试使用环境均为8.1版本。使用器件为CYCLONE II EP2C8Q208C8N 

相关内容推荐