您的位置: 首页  >  文章  >  Android Things SDK用法之SPI篇

Android Things SDK用法之SPI篇

分类: 文章 • 2025-02-03 12:45:58
1.SPI
串行外设接口（SPI）设备通常都使用在要求快速的数据传输速率场景上。SPI非常适合于高带宽使用情况，如外部非易失性存储器和图形显示。许多传感器设备除了支持I2C，也支持SPI。
SPI是一个同步串行接口，两个SPI设备间，依赖于共享时钟信号同步来进行数据传输。主设备控制时钟信号的触发，主控设备的SPI接口上所有其他连接的外设被称为从设备。每个设备连接到同一组数据信号以形成总线。
从理论上讲，SPI的数据传输速率仅受限于主控设备能以多快的速率切换时钟信号。时钟速率通常在16MHz到25MHz范围之间。相对于UART通信方式，这种高速共享时钟机制允许SPI外设传输数据更快和更少的错误率。
Android Things SDK用法之SPI篇
Android Things SDK用法之SPI篇
SPI支持全双工数据传输，这意味着主控设备和从设备可以同时交换信息。支持全双工传输，总线必须提供以下不同的信号，能进行SPI通信最少需要四根线接口：
  • 主设备输出从设备输入（MOSI）
  • 从设备输入主设备输出（MISO）
  • 共享时钟信号（CLK）
  • 地线（接地）
SPI支持从同一总线连接的多个从设备。与I2C不同，从设备使用硬件寻址。对于总线上多个从设备中的某个从设备作为数据传输的目标设备，允许主设备通过地址映射到特定设备上来说，一个外部的片选信号是必须的。如果总线上只有一个设备，这个信号是没有必要的。

1.2 设备连接管理
如果连接到指定的SPI从设备，需要知道总线上从从设备名称。在初始化阶段，或在应用程序移植到新的硬件，可以通过peripheralmanagerservice类的 getSpiBusList()方法发现设备上所有可用的
SPI从设备名称：
PeripheralManagerService manager = new PeripheralManagerService();
List<String> deviceList = manager.getSpiBusList();
if (deviceList.isEmpty()) {
    Log.i(TAG, "No SPI bus available on this device.");
} else {
    Log.i(TAG, "List of available devices: " + deviceList);
}

SPI控制器将报告每个可用的从端口作为一个单独的设备名称。例如，一个开发版在相同的SPI总线上，如果支持CS0，CS1和CS2，通过调用getspibuslist()方法将返回的名称为“spi0.0”、“spi0.1”、和“spi0.2”。
一旦确定了目标端口的名字，使用peripheralmanagerservice来连接目标设备。当主设备与目标设备的完成通信后，需关闭连接来释放资源。此外，在现有连接关闭之前，是无法打开一个新的连接。通过调用close() 方法来关闭连接。
public class HomeActivity extends Activity {
    // SPI Device Name
    private static final String SPI_DEVICE_NAME = ...;

    private SpiDevice mDevice;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        // Attempt to access the SPI device
        try {
            PeripheralManagerService manager = new PeripheralManagerService();
            mDevice = manager.openSpiDevice(SPI_DEVICE_NAME);
        } catch (IOException e) {
             Log.w(TAG, "Unable to access SPI device", e);
        }
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();

        if (mDevice != null) {
            try {
                mDevice.close();
                mDevice = null;
            } catch (IOException e) {
                Log.w(TAG, "Unable to close SPI device", e);
            }
        }
    }
}

1.3 配置时钟和数据模式
在SPI总线上建立一个连接后，去配置数据传输速率和操作模式去匹配一个从设备。为了保证数据传输成功，总线上的所有的设备必须以一个相同的时钟和数据格式进行传输。
注意：一些从设备无法配置SPI操作模式，所以在选择外围设备时请参考硬件文档。

（1）设置SPI模式，它定义时钟信号的极性和相位。您选择的模式基于三个属性：
  • 空闲电平：当没有数据传输时，时钟信号的电平（低电平或高电平）。
  • 前沿：每个时钟脉冲的前沿。
  • 后缘：在每个时钟脉冲的前沿相反的过渡。
支持以下模式被：
  • MODE0 -时钟信号空闲为低电平，传输的数据在时钟的前沿
  • MODE1-时钟信号空闲为低电平，数据传输在后时钟边缘
  • MODE2-时钟信号空闲为高电平，传输的数据在时钟的前沿
  • MODE3-时钟信号空闲为高电平，数据传输在后时钟边缘

（2）设置spidevice参数为：
  • 频率- 指定共享时钟信号赫兹。不同设备硬件的时钟信号能力将有所不同。在设置此值之前，应验证指定设备的支持频率。
  • 说明-指定每个字节的每个字节的顺序，因为它们是通过总线传输。这也被称为数据的字节序。默认情况下，数据将以最高有效位（MSB）首先进行发送。
  • 字节位-配置在一次触发片选线之间传输的比特数给定的奴隶。默认值是每字节8bit位。
下面的代码配置模式0(MODE0)，16MHz时钟，每个字8位，MSB高位首先传送：

public void configureSpiDevice(SpiDevice device) throws IOException {
    // Low clock, leading edge transfer
    device.setMode(SpiDevice.MODE0);

    device.setFrequency(16000000);     // 16MHz
    device.setBitsPerWord(8);          // 8 BPW
    device.setBitJustification(false); // MSB first
}

1.4 数据传输
SPI既可支持半双工和全双工数据传输。大多数应用程序都应该使用半双工write()或read()方法与从设备的进行数据交换。
// Half-duplex data transfer
public void sendCommand(SpiDevice device, byte[] buffer) throws IOException {
    // Shift data out to slave
    device.write(buffer, buffer.length);

    // Read the response
    byte[] response = new byte[32];
    device.read(response, response.length);
    ...
}

如果要使用全双工方式进行数据交换，得使用transfer()方法代替write()方法。此方法接受读写两个缓冲区。写入缓冲区包含要发送给从设备的数据，而读取缓冲区是空的，并接受来自从设备的数据。
数据长度必须小于或等于最小缓冲区的大小。与全双工传输的缓冲区大小相等是很普遍的。
// Full-duplex data transfer
public void sendCommand(SpiDevice device, byte[] buffer) throws IOException {
    byte[] response = new byte[buffer.length];
    device.transfer(buffer, response, buffer.length);
    ...
}



相关推荐