【海思】Hi3531A SPI功能的詳細配置以及使用

時間  2020-11-27
標籤 linux app ide 工具 學習 命令行 3d 調試 code blog 欄目 Linux 简体版
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目錄

1、前言

由於部門的一個負責海思驅動開發的老同事另謀高就了，部門又暫時找不到人來對接他的任務，因此領導就讓我這個菜鳥來硬着頭皮頂上了。在這我也對這位老同事表示深入的感謝，在對接的期間，那麼耐心教導我，讓我這個剛出來社會不久、又沒怎麼接觸過海思平臺的菜鳥學習到了不少東西。linux

迴歸正題：部門在海思3531A產品調試的時候發現SPI通訊不正常，使用示波器發現SPI的CS片選引腳怎麼也拉不低，SCLK（時鐘）、SDI（數據輸入引腳）和SDO（數據輸出引腳）的信號也不正常。在我不停地閱讀官方資料和詢問大神們，最終調好了。app

因此接下來，本文章會針對 海思SPI配置的問題 來記錄下我調試的整一個過程，包括官方資料的閱讀。ide

2、SPI管腳信息獲取

在一個新的平臺上面開發，咱們首先須要閱讀官方的資料，並獲取到本身須要的資料。這裏主要是針對與 SPI配置 相關的資料查找。工具

2.1 SPI_SCLK、SPI_SDI、SPI_SDO管腳複用寄存器

由於涉及到SPI的使用（若是不熟悉SPI通訊協議的，能夠先去搜索瞭解下先），那就會涉及到管腳的使用，因此咱們先找到芯片的管腳信息表，這個管腳信息表通常芯片平臺的官方資料裏面都會有，並且通常都會放在硬件的目錄下。海思平臺的管腳信息表的路徑是 00.hardware\chip\document_cn\HI3531AV100_PINOUT_CN.xlsx ，打開能夠看到這個表格有不少頁，這些頁的內容包括管腳的功能/複用功能、默認值、特性以及管腳複用寄存器等信息。學習

咱們在HI3531AV100_PINOUT_CN.xlsx這個表格的《1.管腳信息表》頁找到SPI管腳。命令行

  • 《1.管腳信息表》頁列說明：
Pin Num Pin Name Voltage(V) Default IO Type Mux Control Register Name Drive&Slew Control Register Name Function n
管腳號 管腳名稱 管腳輸入或輸出的高/低電平 默認的管腳是輸入/輸出高仍是低等。 IO口的類型 複用寄存器名稱，有的話就表明該管腳有複用功能。若是不是硬件複用可在《3.管腳複用寄存器》頁查找該名稱，能夠看到該管腳的複用寄存器地址以及功能描述；若是是硬件複用，則能夠在《5.硬件複用關係》頁查找到。 這是管腳的驅動能力寄存器，可在《4.管腳驅動能力寄存器》頁查看。 這是對應管腳的功能描述。
  • 咱們能夠看到寄存器部分 HI3531AV100_PINOUT_CN.xlsx 表格就只是說了管腳複用的一些寄存器，那麼其餘管腳的寄存器呢？通常其餘的寄存器文檔也是會在這個目錄下的，海思平臺的這個文檔是在 00.hardware\chip\document_cn\Hi3531A H.264編解碼處理器用戶指南.pdf 。

經過上面管腳信息表，咱們發現和SPi相關的有7個管腳，並且都是複用管腳，其中四個是片選管腳，其餘則是SPi的時鐘(SPI_SCLK)、數據輸入(SPI_SDI)、數據輸出(SPI_SDO)管腳。咱們須要使用SPI的功能，那麼就須要正確配置每一個引腳。3d

接下來咱們先根據上面的複用管腳的複用寄存器名稱，到《3.管腳複用寄存器》頁或者《5.硬件複用關係》頁裏面找：調試

  1. 片選管腳SPI_CSN0-SPI_CSN3：

片選管腳是硬件複用的，這通常不須要軟件來進行配置，須要硬件工程師來配合。經過我的的調試經驗來講，須要用到的的片選管腳硬件上不要接上拉電阻或者下拉電阻，不然海思芯片有可能會沒法控制該片選管腳。code

  1. SPI_SCLK、SPI_SDI、SPI_SDO管腳複用寄存器:

經過上圖得知，SPI_SCLK、SPI_SDI、SPI_SDO管腳的默認值都不是和SPI通訊相關的，因此咱們須要配置這些管腳爲SPI功能，也就是要往寄存器寫0x01的值。blog

2.2 片選SPI_CSN0-SPI_CSN3管腳寄存器

在HI3531AV100_PINOUT_CN.xlsx 表格中，SPI_SCLK、SPI_SDI、SPI_SDO管腳的寄存器的地址和值都找到了，可是片選管腳的寄存器呢？不在這個表格，那就是在上面提到的 00.hardware\chip\document_cn\Hi3531A H.264編解碼處理器用戶指南.pdf 文檔中了。打開文檔，咱們發現該片選的寄存器是在 3.系統/3.5.系統控制器/3.5.5.外設控制寄存器 的目錄中，是外設功能選擇寄存器2（MISC_CTRL5）控制的片選：

  • 外設控制寄存器概覽：

  • MISC_CTRL5寄存器：

這樣的話我麼就知道片選引腳的寄存器地址是 0x1212 001四、對應的值也能夠經過上圖MISC_CTRL5寄存器得知了。

3、配置和使能與SPI相關的管腳

到了這裏，SPI全部引腳的寄存器地址和對應的值都知道了，那這些應該怎麼配置呢？

先不要着急，咱們先來打開 01.software\board\document_cn\Hi3531A SDK 安裝以及升級使用說明.txt 這個文檔（當咱們第一次拿到官方SDK的時候就應該看這個來進入着手，裏面內容寫得不是很詳細，可是覆蓋面挺大的。01.software\board\document_cn這個目錄下的文檔都是與軟件開發相關的文檔），看一下有沒有和管腳配置的相關的引導。

能夠發現是有說到與管腳配置相關的說明，並且正好是複用管腳的使用。經過以上的文字可知，頗有可能咱們的相關管腳就是在mpp/ko目錄下的sh腳本中配置的，咱們到SDK的mpp/ko目錄看下sh腳本。其中pinmux_vicap_i2c_i2s.sh腳本的內容以下：

#!/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複用寄存器的地址，這裏設置爲了I2C1_SCL功能
himm 0x120F014C 0x2;  # 0: TEST_CLK  01: SPI_SDO   2:I2C1_SDA #是SPI_SDO複用寄存器的地址，這裏設置爲了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!!!";

經過這個配置文件，咱們能夠看到是用himm來配置引腳屬性的，這是海思的一款工具。並且能夠看到SPI有兩個管腳的功能被複用成了I2C了，因此咱們須要從新配置管腳的功能。那怎麼修改呢？本文章也是會使用himm工具來配置，接下來說解下himm工具的使用。

3.1 海思himm工具配置管腳

海思提供的himm工具，能在linux命令行中，直接對gpio進行操做。此工具能夠在已經編譯好的SDK中 osdrv/tools/board/reg-tools-1.0.0/bin 這個目錄下能夠看到。

咱們看一看himm工具的本質，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

能夠看到himm工具其實就是btools可執行文件，所以若是板子上沒有這個工具，則咱們只須要將btools放到板子上，而且創建連接，作好以後就可使用了。

himm執行的格式：

himm 寄存器地址 須要設置的值

那如今咱們就用himm來配置SPI管腳，經過第二章，咱們都知道SPI相關的寄存器地址和相關的功能了。如今我將管腳配置成SPI功能、使用片選0管腳而且低電平有效，對應寄存器的地址和值以下：

寄存器 寄存器地址 value
SPI_SCLK管腳複用寄存器 0x120F0148 0x1
SPI_SDO管腳複用寄存器 0x120F014C 0x1
SPI_SDI管腳複用寄存器 0x120F0150 0x1
片選CS外設功能選擇寄存器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;

以上的指令能夠直接在板子上終端輸入，可是這是一次性的設置，重啓以後配置就不在了，以下圖：

爲了每次啓動都有效，咱們能夠把以上的配置指令添加到上面說起到的mpp/ko/pinmux_vicap_i2c_i2s.sh腳本里面，而後編譯根文件系統到板子上便可，也能夠直接在板子上修改這個腳本：/nand/ko/pinmux_vicap_i2c_i2s.sh，以下圖：

4、用戶態APP使用SPI

咱們配好了SPI管腳，那麼在上層應用app怎麼使用這個SPI功能呢？既然這個芯片有這個SPI的硬件功能，那麼通常來講都會有直接使用它的軟件接口。該SPI的使用指南就在 01.software\board\document_cn\外圍設備驅動 操做指南.pdf 這個文檔裏，咱們跳到 5.SPI操做指南 的章節閱讀，你就知道怎麼操做啦。

看到 5.3.1 SPI讀寫命令示例 這裏的時候，咱們能夠看到上面說的四個片選管腳並非一個SPI控制器來控制的，Hi3531A的SPI控制器0有1個片選、控制器1有3個片選，咱們在到開發板看一看 ls /dev/ 是否是有兩個SPI的驅動，一個是spidev0.0，另一個是spidev0.1。也就是說，若是你使用spidev0.0的驅動節點，那麼就只能使用片選0；若是是使用spidev0.1，則能夠選擇片選1-3。因此在配置片選的時候，要注意這一點。

4.1 示例

下面示例是用戶態的SPI讀寫程序（也能夠參考 外圍設備驅動 操做指南.pdf 文檔的示例），隔500ms發送一次1-9的數據：

#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

使用示波器來採集SPI管腳的輸出，以下圖：

由於沒有從設備發送數據，因此輸入引腳是空的。

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