【海思】Hi3531A SPI功能的详细配置以及使用

时间  2020-11-27
标签 linux app ide 工具 学习 命令行 3d 调试 code blog 栏目 Linux 繁體版
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1、前言

由于部门的一个负责海思驱动开发的老同事另谋高就了，部门又暂时找不到人来对接他的任务，因此领导就让我这个菜鸟来硬着头皮顶上了。在这我也对这位老同事表示深入的感谢，在对接的期间，那么耐心教导我，让我这个刚出来社会不久、又没怎么接触过海思平台的菜鸟学习到了不少东西。linux

回归正题：部门在海思3531A产品调试的时候发现SPI通讯不正常，使用示波器发现SPI的CS片选引脚怎么也拉不低，SCLK（时钟）、SDI（数据输入引脚）和SDO（数据输出引脚）的信号也不正常。在我不停地阅读官方资料和询问大神们，最终调好了。app

因此接下来，本文章会针对 海思SPI配置的问题 来记录下我调试的整一个过程，包括官方资料的阅读。ide

2、SPI管脚信息获取

在一个新的平台上面开发，咱们首先须要阅读官方的资料，并获取到本身须要的资料。这里主要是针对与 SPI配置 相关的资料查找。工具

2.1 SPI_SCLK、SPI_SDI、SPI_SDO管脚复用寄存器

由于涉及到SPI的使用（若是不熟悉SPI通讯协议的，能够先去搜索了解下先），那就会涉及到管脚的使用，因此咱们先找到芯片的管脚信息表，这个管脚信息表通常芯片平台的官方资料里面都会有，并且通常都会放在硬件的目录下。海思平台的管脚信息表的路径是 00.hardware\chip\document_cn\HI3531AV100_PINOUT_CN.xlsx ，打开能够看到这个表格有不少页，这些页的内容包括管脚的功能/复用功能、默认值、特性以及管脚复用寄存器等信息。学习

咱们在HI3531AV100_PINOUT_CN.xlsx这个表格的《1.管脚信息表》页找到SPI管脚。命令行

  • 《1.管脚信息表》页列说明：
Pin Num Pin Name Voltage(V) Default IO Type Mux Control Register Name Drive&Slew Control Register Name Function n
管脚号 管脚名称 管脚输入或输出的高/低电平 默认的管脚是输入/输出高仍是低等。 IO口的类型 复用寄存器名称，有的话就表明该管脚有复用功能。若是不是硬件复用可在《3.管脚复用寄存器》页查找该名称，能够看到该管脚的复用寄存器地址以及功能描述；若是是硬件复用，则能够在《5.硬件复用关系》页查找到。 这是管脚的驱动能力寄存器，可在《4.管脚驱动能力寄存器》页查看。 这是对应管脚的功能描述。
  • 咱们能够看到寄存器部分 HI3531AV100_PINOUT_CN.xlsx 表格就只是说了管脚复用的一些寄存器，那么其余管脚的寄存器呢？通常其余的寄存器文档也是会在这个目录下的，海思平台的这个文档是在 00.hardware\chip\document_cn\Hi3531A H.264编解码处理器用户指南.pdf 。

经过上面管脚信息表，咱们发现和SPi相关的有7个管脚，并且都是复用管脚，其中四个是片选管脚，其余则是SPi的时钟(SPI_SCLK)、数据输入(SPI_SDI)、数据输出(SPI_SDO)管脚。咱们须要使用SPI的功能，那么就须要正确配置每一个引脚。3d

接下来咱们先根据上面的复用管脚的复用寄存器名称，到《3.管脚复用寄存器》页或者《5.硬件复用关系》页里面找：调试

  1. 片选管脚SPI_CSN0-SPI_CSN3：

片选管脚是硬件复用的，这通常不须要软件来进行配置，须要硬件工程师来配合。经过我的的调试经验来讲，须要用到的的片选管脚硬件上不要接上拉电阻或者下拉电阻，不然海思芯片有可能会没法控制该片选管脚。code

  1. SPI_SCLK、SPI_SDI、SPI_SDO管脚复用寄存器:

经过上图得知，SPI_SCLK、SPI_SDI、SPI_SDO管脚的默认值都不是和SPI通讯相关的，因此咱们须要配置这些管脚为SPI功能，也就是要往寄存器写0x01的值。blog

2.2 片选SPI_CSN0-SPI_CSN3管脚寄存器

在HI3531AV100_PINOUT_CN.xlsx 表格中，SPI_SCLK、SPI_SDI、SPI_SDO管脚的寄存器的地址和值都找到了，可是片选管脚的寄存器呢？不在这个表格，那就是在上面提到的 00.hardware\chip\document_cn\Hi3531A H.264编解码处理器用户指南.pdf 文档中了。打开文档，咱们发现该片选的寄存器是在 3.系统/3.5.系统控制器/3.5.5.外设控制寄存器 的目录中，是外设功能选择寄存器2（MISC_CTRL5）控制的片选：

  • 外设控制寄存器概览：

  • MISC_CTRL5寄存器：

这样的话我么就知道片选引脚的寄存器地址是 0x1212 001四、对应的值也能够经过上图MISC_CTRL5寄存器得知了。

3、配置和使能与SPI相关的管脚

到了这里，SPI全部引脚的寄存器地址和对应的值都知道了，那这些应该怎么配置呢？

先不要着急，咱们先来打开 01.software\board\document_cn\Hi3531A SDK 安装以及升级使用说明.txt 这个文档（当咱们第一次拿到官方SDK的时候就应该看这个来进入着手，里面内容写得不是很详细，可是覆盖面挺大的。01.software\board\document_cn这个目录下的文档都是与软件开发相关的文档），看一下有没有和管脚配置的相关的引导。

能够发现是有说到与管脚配置相关的说明，并且正好是复用管脚的使用。经过以上的文字可知，颇有可能咱们的相关管脚就是在mpp/ko目录下的sh脚本中配置的，咱们到SDK的mpp/ko目录看下sh脚本。其中pinmux_vicap_i2c_i2s.sh脚本的内容以下：

#!/bin/sh

echo "run $0 begin!!!";
#I2C
himm 0x120F01CC 0x1;  # 0：GPIO19_6  01：I2C0_SDA
himm 0x120F01D0 0x1;  # 0：GPIO19_7  01：I2C0_SCL
himm 0x120F0148 0x2;  # 0: GPI13_0   01: SPI_SCLK  2:I2C1_SCL #恰好是SPI_SCLK复用寄存器的地址，这里设置为了I2C1_SCL功能
himm 0x120F014C 0x2;  # 0: TEST_CLK  01: SPI_SDO   2:I2C1_SDA #是SPI_SDO复用寄存器的地址，这里设置为了I2C1_SDA功能

#VICAP
himm 0x120F0000 0x2;
himm 0x120F0024 0x2;
himm 0x120F0048 0x2;  # 0:GPIO21_2  01:VI_ADC_REFCLK0   2:VI1_CLK
himm 0x120F004c 0x2;
himm 0x120F0070 0x2;
himm 0x120F0094 0x2;  # 0:GPIO21_5  01:VI_ADC_REFCLK1   2:VI3_CLK
himm 0x120F0098 0x2;
himm 0x120F00bc 0x2;
himm 0x120F00E0 0x2;  # 0:GPIO12_1  01:VI_ADC_REFCLK2   2:VI5_CLK
himm 0x120F00e4 0x2;
himm 0x120F0108 0x2;
himm 0x120F012C 0x2;  # 0:GPIO20_6  01:VI_ADC_REFCLK3   2:VI7_CLK

#UART
himm 0x120F0200 0x3;   # 0: GPIO18_2  1:VOU_SLV_DAT11   2:UART1_RTSN   3:UART0_RTSN
himm 0x120F0204 0x3;   # 0: GPIO18_3  1:VOU_SLV_DAT10   2:UART1_CTSN   3:UART0_CTSN

#I2S
himm 0x120F0130 0x1; # 0: GPIO11_0   1: I2S0_BCLK_RX
himm 0x120F0134 0x1; # 0: GPIO11_1   1: I2S0_WS_RX 
himm 0x120F0138 0x1; # 0: GPIO11_2   1: I2S0_SD_RX

himm 0x120F013C 0x1; # 0: GPIO11_3   1: I2S1_BCLK_RX   
himm 0x120F0140 0x1; # 0: GPIO11_4   1: I2S1_WS_RX
himm 0x120F0144 0x1; # 0: GPIO11_5   1: I2S1_SD_RX

himm 0x120F01AC 0x1; # 0: GPIO11_6   1: I2S2_BCLK_RX
himm 0x120F01B0 0x1; # 0: GPIO11_7   1: I2S2_WS_RX
himm 0x120F01B4 0x1; # 0: GPIO12_0   1: I2S2_SD_RX  
himm 0x120F01B8 0x1; # 0: GPIO12_3   1: I2S2_SD_TX     2:SLAVE_MODE
himm 0x120F01BC 0x1; # 0: GPIO12_4   1: I2S2_MCLK      2:BOOT_SEL1

himm 0x120F0198 0x1; # 0: GPIO12_5   1: I2S3_BCLK_TX
himm 0x120F019C 0x1; # 0: GPIO12_6   1: I2S3_WS_TX
himm 0x120F01A0 0x1; # 0: GPIO12_7   1: I2S3_SD_TX     2:PCIE_REFCLK_SEL

echo "run $0 end!!!";

经过这个配置文件，咱们能够看到是用himm来配置引脚属性的，这是海思的一款工具。并且能够看到SPI有两个管脚的功能被复用成了I2C了，因此咱们须要从新配置管脚的功能。那怎么修改呢？本文章也是会使用himm工具来配置，接下来说解下himm工具的使用。

3.1 海思himm工具配置管脚

海思提供的himm工具，能在linux命令行中，直接对gpio进行操做。此工具能够在已经编译好的SDK中 osdrv/tools/board/reg-tools-1.0.0/bin 这个目录下能够看到。

咱们看一看himm工具的本质，ls -al

-rwxr-xr-x 1 root  root  45540 Nov 20 23:57 btools
lrwxrwxrwx 1 root  root      6 Nov 20 23:57 himm -> btools

能够看到himm工具其实就是btools可执行文件，所以若是板子上没有这个工具，则咱们只须要将btools放到板子上，而且创建连接，作好以后就可使用了。

himm执行的格式：

himm 寄存器地址 须要设置的值

那如今咱们就用himm来配置SPI管脚，经过第二章，咱们都知道SPI相关的寄存器地址和相关的功能了。如今我将管脚配置成SPI功能、使用片选0管脚而且低电平有效，对应寄存器的地址和值以下：

寄存器 寄存器地址 value
SPI_SCLK管脚复用寄存器 0x120F0148 0x1
SPI_SDO管脚复用寄存器 0x120F014C 0x1
SPI_SDI管脚复用寄存器 0x120F0150 0x1
片选CS外设功能选择寄存器2 0x12120014 0x0

使用的配置指令以下：

himm 0x120F0148 0x1;  # 0: GPI13_0   01: SPI_SCLK  2:I2C1_SCL
himm 0x120F014C 0x1;  # 0: TEST_CLK  01: SPI_SDO   2:I2C1_SDA
himm 0x120F0150 0x1;  # 0: TEST_CLK  01: SPI_SDO   2:I2C1_SDA
himm 0x12120014 0x0;

以上的指令能够直接在板子上终端输入，可是这是一次性的设置，重启以后配置就不在了，以下图：

为了每次启动都有效，咱们能够把以上的配置指令添加到上面说起到的mpp/ko/pinmux_vicap_i2c_i2s.sh脚本里面，而后编译根文件系统到板子上便可，也能够直接在板子上修改这个脚本：/nand/ko/pinmux_vicap_i2c_i2s.sh，以下图：

4、用户态APP使用SPI

咱们配好了SPI管脚，那么在上层应用app怎么使用这个SPI功能呢？既然这个芯片有这个SPI的硬件功能，那么通常来讲都会有直接使用它的软件接口。该SPI的使用指南就在 01.software\board\document_cn\外围设备驱动 操做指南.pdf 这个文档里，咱们跳到 5.SPI操做指南 的章节阅读，你就知道怎么操做啦。

看到 5.3.1 SPI读写命令示例 这里的时候，咱们能够看到上面说的四个片选管脚并非一个SPI控制器来控制的，Hi3531A的SPI控制器0有1个片选、控制器1有3个片选，咱们在到开发板看一看 ls /dev/ 是否是有两个SPI的驱动，一个是spidev0.0，另一个是spidev0.1。也就是说，若是你使用spidev0.0的驱动节点，那么就只能使用片选0；若是是使用spidev0.1，则能够选择片选1-3。因此在配置片选的时候，要注意这一点。

4.1 示例

下面示例是用户态的SPI读写程序（也能够参考 外围设备驱动 操做指南.pdf 文档的示例），隔500ms发送一次1-9的数据：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/spi/spidev.h>	

unsigned char isExit = 0;
unsigned char mode = 0;
unsigned char bits = 8;
unsigned int speed = 9*1000*1000;
unsigned short delay = 0; 
unsigned char cs_change = 1;

static unsigned int m_spi_write(int fd, int len, unsigned char* sbuf, unsigned char* rbuf);

void interrupt(int sig)
{
	isExit = 1;
}


static unsigned int m_spi_write(int fd, int len, unsigned char* sbuf, unsigned char* rbuf)
{
    int ret;
    struct spi_ioc_transfer tr;

    tr.tx_buf = (unsigned long)sbuf;
    tr.rx_buf = (unsigned long)rbuf;
    tr.len = len;
    tr.delay_usecs = delay;
    tr.speed_hz = speed;
    tr.bits_per_word = bits;
	tr.cs_change = cs_change;

    ret = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr);
    if(ret < 1){
		printf("spi_write error\n");
		return -1;	
    }

    return tr.len;
}

int spi_init(unsigned char *arg)
{
    int fd = 0;
    int ret = 0;
    unsigned int reg_value = 0;

    fd = open(arg, O_RDWR);
    if (fd<0)
    {
        printf("Open /dev/spidev0.0 dev error!\n");
        return -1;
    }

    printf("Open /dev/spidev0.0 dev success!\n");

    ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE, &mode);
    if(ret == -1){
		printf("set spi WR mode error\n");
		return -1;	
    }

    ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MODE, &mode);
    if(ret == -1){
        printf("set spi RD mode error\n");
        return -1;
    }   

    ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits);
    if(ret == -1){
		printf("set spi write bits per word error\n");
		return -1;
    }

    ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &bits);
    if(ret == -1){
		printf("set spi read bits per word error\n");
		return -1;
    }

    ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed);
    if(ret == -1){
		printf("set spi write Max speed error\n");
		return -1;
    }
    
    ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ, &speed);
    if(ret == -1){
		printf("set spi write Max speed error\n");
		return -1;
    }

    printf("int spi success, mode:%d, bits:%d, speed:%d MHz\n", mode, bits, speed/1000000);

    return fd;
}

int main(int argc , char* argv[])
{
    int i = 0, fd = -1;
	unsigned int rsize = 0;;
	unsigned char sbuf[1024] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	unsigned char rbuf[1024] = {0};

	if(argc != 2){
		printf("pls input ./hisi2mcu /dev/spidev0.0 or /dev/spidev0.1");
		return -1;
	}
	
	signal(SIGINT, interrupt);
	signal(SIGTERM, interrupt);

    fd = spi_init((unsigned char *)argv[1]);
    if(fd < 0){
		printf("spi_init error\n");
		return -1;
    }

    while(1)
    { 
		if(isExit == 1)
			break;
		
		memset(rbuf, 0, sizeof(rbuf));

		rsize = m_spi_write(fd, strlen(sbuf), sbuf, rbuf);
		printf("hisi recv szie = %d\n", rsize);

		if(rsize == 0)
			continue;

		for(i=0; i<rsize; ++i)
		{
			printf("0x%02x ", rbuf[i]);

			if((i+1)%9 == 0)
				printf("\n");
		}

		printf("\n");
		usleep(500*1000);
    }
    
    close(fd);
    return 0;
}

4.2 效果

使用示波器来采集SPI管脚的输出，以下图：

由于没有从设备发送数据，因此输入引脚是空的。

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