FlexIO是廣泛應用于恩智浦微控制器上的外設(shè)，憑借高度的靈活性和可配置性，可以用來模擬常見的UART、I2C、I2S、SPI等接口。當片上的外設(shè)資源不夠用時，使用FlexIO進行模擬也是很實用的方法。

本文的介紹來自于真實客戶需求，即一個榨干了i.MX RT1010所有外設(shè)資源后不得不用FlexIO模擬SPI從機協(xié)議，不得不讓SPI從機工作在連續(xù)模式，以及從機不知道主機會傳給從機多少個數(shù)據(jù)的案例。

問題的提出

首先介紹我們要實現(xiàn)的目標，在i.MX RT1010上使用FlexIO模擬SPI Slave 設(shè)備，在連續(xù)模式下接收動態(tài)大小數(shù)據(jù)幀。硬件平臺就是我們的RT1010 EVK開發(fā)板了，軟件環(huán)境是SDK 2.9.1，工程開發(fā)基于edma_lpspi_transfer 中slave項目進行開發(fā)，具體路徑如下：

boardsevkmimxrt1010driver_examplesflexiospiedma_lpspi_transferslave

本次模擬的SPI從機是工作在CPOL=0 & CPHA=0的工作狀態(tài)。

在閱讀下面的內(nèi)容前，建議學習AN12780作為基礎(chǔ)，AN12780介紹了如何使用FlexIO模擬非連續(xù)模式下的SPI方法。

本次連續(xù)模式的開發(fā)也是基于非連續(xù)模式的方法進行改動后實現(xiàn)的。

連續(xù)模式下SPI從機設(shè)置

連續(xù)模式與非連續(xù)模式的區(qū)別在于，SPI在傳輸完一個byte（也可以是多個byte，此處為方便描述，使用1個byte）數(shù)據(jù)后，是否需要拉高片選信號（CS）；連續(xù)模式下，傳輸完一個byte后不拉高片選信號。因此需要在非連續(xù)模式的基礎(chǔ)上進行一些改動。

首先Timer0需要在CS pin拉高時關(guān)閉，即CS pin的上升沿時關(guān)閉。其次，Timer0在傳輸數(shù)據(jù)幀傳輸過程中需要一直開啟。此時的數(shù)據(jù)幀不是特指1個byte的數(shù)據(jù)，而是廣泛的指一個或多個byte組成的數(shù)據(jù)幀。

然而，因為Timer0無法在一幀數(shù)據(jù)的最后關(guān)閉——CS信號拉高總是晚于最后一個數(shù)據(jù)的收發(fā)——這意味著，總會在最后一個字符的最后一位傳輸后發(fā)生一次額外的加載。請注意下圖中用綠色標記的地方。

額外加載的原因在于當shifter工作在發(fā)送模式時，Timer計滿之后將會從SHIFBUF加載新的數(shù)據(jù)到TX shifter。這意味在下一輪數(shù)據(jù)傳輸時，一個無效的數(shù)字將會被傳輸。

實際上，這個額外的加載在數(shù)據(jù)幀的每一個字符傳輸過程中都會發(fā)生，但是因為工作在連續(xù)模式，因此不會出現(xiàn)異常。

對于RX shifter， 它將會在CS拉高的時候觸發(fā)一次額外的存儲事件。因為當CS拉高的時候，Timer會被關(guān)閉，此時RX shifter將會把shifter內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲到SHIFBUF中，隨后馬上發(fā)起了新的一次DMA搬運。這意味著一個無效的數(shù)據(jù)被存儲并且該數(shù)據(jù)通常是0。

為了避免這些問題，清空shifter內(nèi)的數(shù)據(jù)即可解決問題。因為FlexIO模塊沒有相關(guān)的bit可以清空shifter寄存器的功能，所以可以使用下面的方法實現(xiàn)清空shifter的功能。

TXshifter：關(guān)閉shifter后再次配置為TX 模式，對應的shifter內(nèi)數(shù)據(jù)即可清空。

RXshifter：讀一下shifter對應的buffer寄存器，shifter內(nèi)的數(shù)據(jù)即可清空。

在例程代碼中，shifter0是TX移位器，shifter1是RX移位器。因此在完成一幀數(shù)據(jù)的傳輸后，調(diào)用下面的接口函數(shù)即可實現(xiàn)共兩個shifter數(shù)據(jù)的清空。

void FLEXIO_SPI_FlushShifters（FLEXIO_SPI_Type *base）

{

volatile uint32_t tmp;

base-》flexioBase-》SHIFTCTL［base-》shifterIndex［0］］ &= ~FLEXIO_SHIFTCTL_SMOD_MASK;

base-》flexioBase-》SHIFTCTL［base-》shifterIndex［0］］ |= FLEXIO_SHIFTCTL_SMOD（kFLEXIO_ShifterModeTransmit）;

tmp = base-》flexioBase-》SHIFTBUF［base-》shifterIndex［1］］;

__DSB（）;

}

下面的表格介紹了Timer0的具體設(shè)置，用紅色高亮標記的地方是區(qū)別于非連續(xù)模式的設(shè)置，完成更改之后即可實現(xiàn)從機在連續(xù)模式下工作。

1. 因為pin Polarity 設(shè)置為active low， 所以時序極性發(fā)生改變，因此使能信號為上升沿（真實的輸入使能信號為下降沿）。

RX shifter的設(shè)置為：

此時，我們便可以讓從機設(shè)備工作在連續(xù)工作模式了，另外各位小伙伴還要記得，這種連續(xù)工作模式，是有一點點不太完美的瑕疵的，就是額外的加載事件，因此要記得在每次數(shù)據(jù)接收完畢之后，要用上文提到的shifter清潔函數(shù)刷新shifter的內(nèi)容哦。

連續(xù)模式下SPI從機

接收動態(tài)幀大小的設(shè)置

SDK默認例程中，DMA被用來搬運數(shù)據(jù)以提升效率。但是DMA中斷通常是在接收到一定數(shù)量的數(shù)據(jù)后產(chǎn)生。

但在實際的應用中，每幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小可能不是固定的，從機也不知道在一幀數(shù)據(jù)中有多少數(shù)據(jù)。在這種未知一幀數(shù)據(jù)大小的情況下，使用DMA接收到固定數(shù)量的數(shù)據(jù)后產(chǎn)生中斷的方法不能滿足實際需求。

在LPSPI傳輸過程中，CS引腳的下降沿表示傳輸開始，CS引腳的上升沿表示傳輸結(jié)束。因此，從機可以通過檢測CS引腳的上升沿和下降沿來知道一幀數(shù)據(jù)已經(jīng)完成傳輸。

為了實現(xiàn)這個功能，可以增加一個定時器（Timer）來檢測CS引腳的狀態(tài)。

基本方法是讓定時器在16位計數(shù)器模式下工作，計數(shù)值為0。這意味著一旦定時器超時，它會產(chǎn)生一個比較事件，并會產(chǎn)生一個FLEXIO中斷。從機再處理此中斷并且解析接收數(shù)據(jù)的數(shù)量。

現(xiàn)在，有兩個問題。第一個是定時器何時啟用（timer enables source）以及定時器遞減源（timer decrement source）是什么，第二個是從機如何知道它使用DMA 接收了多少數(shù)據(jù)。

對于第一個問題，定時器可以通過引腳的下降沿或觸發(fā)信號的下降沿使能。關(guān)于定時器遞減源，引腳輸入遞減或觸發(fā)輸入遞減均可使用。定時器可以通過CS引腳的下降沿使能，然后當CS引腳上升時，比較事件（compare envet）發(fā)生，同時產(chǎn)生FlexIO中斷。除此之外，定時器還需要在定時器比較事件時關(guān)閉。

下表描述了使用pin下降沿作為定時器使能遞減源的具體配置。

1. 因為pin Polarity 設(shè)置為active low， 所以時序極性發(fā)生改變，因此使能信號為上升沿（真實的輸入使能信號為下降沿）。

下表描述了使用trigger下降沿作為定時器使能遞減源的具體配置：

1. 因為trigger Polarity 設(shè)置為active low， 所以時序極性發(fā)生改變，因此使能信號為上升沿（真實的輸入使能信號為下降沿）。

第二個問題是從機如何知道它使用DMA接收了多少數(shù)據(jù)。下面的這個接口函數(shù)API可以用來實現(xiàn)這個功能：

static inline status_t FLEXIO_SPI_SlaveTransferGetCountEDMA（FLEXIO_SPI_Type *base，

flexio_spi_slave_edma_handle_t *handle，

size_t *count）

對于這個API函數(shù)，有兩點需要注意。

第一點是這個API的注釋描述不是很準確（將會在SDK 2.11.0版本進行更新）。這個API的功能是：獲取當前通過FlexIO SPI DMA的方法，接收到的數(shù)據(jù)數(shù)量。

第二點是這個API返回的結(jié)果（count，API中第三個參數(shù)）不能直接使用，正如上文所述，因為在CS拉高的時候會觸發(fā)額外的一次DMA搬運。

因此，接收到的數(shù)據(jù)大小應該是：

size = count - 1; //The count is the thirdparameter on API

在獲取數(shù)據(jù)幀大小后，需要使用下面的API終止FlexIO SPI DMA的傳輸。但是現(xiàn)在，這個API實現(xiàn)的功能是暫停傳輸而不是終止傳輸。這意味著這個API需要進行一些改動才能滿足要求。這個問題將會在SDK 2.11.0進行更新。

void FLEXIO_SPI_SlaveTransferAbortEDMA（FLEXIO_SPI_Type *base，flexio_spi_slave_edma_handle_t *handle）

在fsl_flexio_spi_edma.c 的第409 和 410行使用下面的代碼替代即可。

EDMA_AbortTransfer（handle-》txHandle）;EDMA_AbortTransfer（handle-》rxHandle）;

解決這兩個問題后，從機就可以接收數(shù)據(jù)大小變化的數(shù)據(jù)幀了。但是在這種情況下仍然有一個限制，即幀的大小應小于或等于 DMA 可接收的數(shù)量。

例程代碼運行

在運行代碼之前，EVK板需要進行一定的改動：

去掉電阻R90，使用0Ω電阻焊接到R800。

按照下面的設(shè)置將SPI的主機和從機連接起來。

具體實現(xiàn)代碼可以在應用筆記的附件中找到，打開edma_lpspi_transfer slave 工程，使用附件中的文件替換。具體路徑為：

boardsevkmimxrt1010driver_examplesflexiospiedma_lpspi_transferslave

在默認設(shè)置下，主機將向從機發(fā)送16個字節(jié)，從機將產(chǎn)生一個FlexIO中斷。從站可以接收的最大數(shù)量為64字節(jié)。

用戶可以更改以下參數(shù)來配置主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀的大小。

masterXfer.dataSize = TRANSFER_SIZE;

在一幀數(shù)據(jù)完成發(fā)送/接收后，將會進行一次簡單的校驗。如果校驗通過，在串口終端輸入任意一個字符即可開啟新的一輪數(shù)據(jù)傳輸。

責任編輯：haq