RT-Thread SPI作为从模式接收数据的使用方法
最近遇到了如下需求：
mcu作为主控芯片通过spi与蓝牙芯片连接。
蓝牙芯片会时不时向mcu发送大量定长的数据包。
这种情况下，如果mcu的spi接口采用主模式，通过查询的方式询问蓝牙芯片是否有数据要发送，就会非常占用资源，并且遇到突发大量数据也可能会来不及处理。
比较好的一种方法是，mcu采用从模式的spi。蓝牙芯片无脑向mcu吐数据。如果主控mcu的spi时钟最大频率大于蓝牙芯片的spi最大频率，此方法可以跑到蓝牙芯片spi的传输极限。
大体思路：
初始化spi为从模式，并为spi_cs引脚注册中断函数，下降沿触发
在中断函数中，启动spi的接收。
spi接收完成后，做其他处理，比如解析，转发等
代码实现
下面是如何实现，平台采用了stm32f1系列芯片，启用spi dma传输，rt-thread 4.0.2，spi约定为slave，mode3，msb，cs active low。一次传输长度为package_length。
使用内存池+邮箱的缓冲方式，当然也可以使用消息队列，根据自己的喜好。此处对中断做了底半处理。
初始化
spi初始化
static struct rt_spi_device spi_device; //
static struct stm32_hw_spi_cs spi_cs; //中断引脚
static int spi_init(void)
{
rt_pin_mode(cs_pin, pin_mode_input_pullup);
/ attach the device to spi bus /
spi_device = (struct rt_spi_device *)rt_malloc(sizeof(struct rt_spi_device));
rt_assert(uwb_device != rt_null);
spi_cs = (struct stm32_hw_spi_cs )rt_malloc(sizeof(struct stm32_hw_spi_cs));
rt_assert(uwb_spi_cs != rt_null);
spi_cs->gpiox = gpioa;
spi_cs->gpio_pin = 4;
result = rt_spi_bus_attach_device(uwb_device, spi10, spi1, (void )uwb_spi_cs);
if (result != rt_eok)
{
log_e(%s attach to %s faild, %dn, spi10, spi1, result);
return result;
}
log_d(%s attach to %s done, uwb_spi_name, uwb_spi_bus);
/ get spi bus /
spi_device->bus->owner = spi_device;
/ configure spi device /
{
struct rt_spi_configuration cfg;
cfg.data_width = 8;
cfg.mode = rt_spi_slave | rt_spi_mode_3 | rt_spi_msb;
cfg.max_hz = 8 * 1000 * 1000;
rt_spi_configure(spi_device, &cfg);
}
if (rt_device_open((rt_device_t)spi_device, rt_device_flag_dma_rx) != rt_eok)
{
log_e(open uwb spi device %s error., spi10);
return -rt_error;
}
return rt_ok;
}
！！！注意，这里需要修改一下rt_spi_configure函数中的宏定义rt_spi_mode_mask，从
(rt_spi_cpha | rt_spi_cpol | rt_spi_msb)
改为
(rt_spi_slave | rt_spi_cpha | rt_spi_cpol | rt_spi_msb)
否则无法将spi接口配置为从模式，调用rt_spi_revice_message会崩溃。
初始化信号量，邮箱和内存池
/* create rx semaphore /
spi_start_sem = rt_sem_create(spi1_start, 0, rt_ipc_flag_fifo);
/ create rx mp /
spi_mp = rt_mp_create(spi_mp, spi_mb_len, rt_align(sizeof(rt_uint8_t), sizeof(intptr_t)) * package_length);
/ create rx mailbox /
rt_mb_init(&spi_mb, uwb_mb, &spi_mb_pool[0], sizeof(spi_mb_pool) / 4, rt_ipc_flag_fifo);
为cs引脚绑定中断函数
rt_pin_attach_irq(4, pin_irq_mode_falling, (void ( )(void *))spi_cs_isr, rt_null);
此时，可以先不使能中断，可以等待系统所有初始工作完成后，由其他线程使能中断，以启动spi接收。
到此，初始化的工作就完成了。接下来，要进行数据的接收工作，为此我们需要创建一些其他的函数。
数据的接收
首先我们需要创建一个中断函数，这个中断函数通过cs引脚的下降沿触发，用来通知系统开始接收数据。
static void spi_cs_isr(void)
{
/* enter interrupt /
rt_interrupt_enter();
rt_sem_release(spi_start_sem);
/ leave interrupt */
rt_interrupt_leave();
}
然后，我们还需要：一个线程用来启动dma接收；一个中断函数用于通知系统dma接收已经完成。
使用dma方式的好处是，全部的spi接收过程可以交给dma。这种非阻塞的方式使得，系统在这个时候可以搞搞其他事情（相当于双线程？？？）。在spi大量传输数据时尤其好用。
static uint8_t *rx_buff = rt_null;
static void spi_start_thread_entry(void *parameter)
{
struct rt_spi_message spi_msg;
spi_msg.send_buf = rt_null;
spi_msg.length = uwb_package_length;
spi_msg.cs_take = 0;
spi_msg.cs_take = 0;
spi_msg.next = rt_null;
while (1)
{
if (rt_sem_take(spi_start_sem, rt_waiting_forever) == rt_eok)
{
rx_buff = rt_mp_alloc(spi_mp, rt_waiting_no);
if (rx_buff != rt_null)
{
rt_spi_revice_message(spi_device, &spi_msg);
}
}
}
}
这里使用了rt_waiting_no的方式来申请空间，如果没有申请到(缓冲区已满)，就抛弃这条数据。
使用rt_spi_revice_message函数来启动dma接收，并且约定了接收的长度固定为package_length。
dma接收完成函数
void hal_spi_rxcpltcallback(spi_handletypedef *hspi)
{
if (hspi->instance == spi1)
{
if (rx_buff != rt_null)
{
rt_mb_send(&spi_mb, (rt_uint32_t)rx_buff); //发送邮件
}
}
}
最后，还需要一个线程用于处理接收到的数据
static void spi_dma_clp_thread_entry(void *parameter)
{
rt_uint8_t *net_tx_buff = rt_null;
while (1)
{
if (rt_mb_recv(&uwb_mb, (rt_ubase_t *)&net_tx_buff, rt_waiting_forever) == rt_eok)
{
//todo
//data process
}
rt_mp_free(net_tx_buff);
net_tx_buff = rt_null;
}
}
到此，基于rt-thread的spi从接收就基本完成了。这些只是一个大体的思路，也可以使用自己喜欢的方式，或者添加其他的功能。如果大家有更好的思路，欢迎分享出来。
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比较好的一种方法是，mcu采用从模式的spi。蓝牙芯片无脑向mcu吐数据。如果主控mcu的spi时钟最大频率大于蓝牙芯片的spi最大频率，此方法可以跑到蓝牙芯片spi的传输极限。
大体思路：
初始化spi为从模式，并为spi_cs引脚注册中断函数，下降沿触发
在中断函数中，启动spi的接收。
spi接收完成后，做其他处理，比如解析，转发等
代码实现
下面是如何实现，平台采用了stm32f1系列芯片，启用spi dma传输，rt-thread 4.0.2，spi约定为slave，mode3，msb，cs active low。一次传输长度为package_length。
使用内存池+邮箱的缓冲方式，当然也可以使用消息队列，根据自己的喜好。此处对中断做了底半处理。
初始化
spi初始化
static struct rt_spi_device spi_device; //
static struct stm32_hw_spi_cs spi_cs; //中断引脚
static int spi_init(void)
{
rt_pin_mode(cs_pin, pin_mode_input_pullup);
/ attach the device to spi bus /
spi_device = (struct rt_spi_device *)rt_malloc(sizeof(struct rt_spi_device));
rt_assert(uwb_device != rt_null);
spi_cs = (struct stm32_hw_spi_cs )rt_malloc(sizeof(struct stm32_hw_spi_cs));
rt_assert(uwb_spi_cs != rt_null);
spi_cs->gpiox = gpioa;
spi_cs->gpio_pin = 4;
result = rt_spi_bus_attach_device(uwb_device, spi10, spi1, (void )uwb_spi_cs);
if (result != rt_eok)
{
log_e(%s attach to %s faild, %dn, spi10, spi1, result);
return result;
}
log_d(%s attach to %s done, uwb_spi_name, uwb_spi_bus);
/ get spi bus /
spi_device->bus->owner = spi_device;
/ configure spi device /
{
struct rt_spi_configuration cfg;
cfg.data_width = 8;
cfg.mode = rt_spi_slave | rt_spi_mode_3 | rt_spi_msb;
cfg.max_hz = 8 * 1000 * 1000;
rt_spi_configure(spi_device, &cfg);
}
if (rt_device_open((rt_device_t)spi_device, rt_device_flag_dma_rx) != rt_eok)
{
log_e(open uwb spi device %s error., spi10);
return -rt_error;
}
return rt_ok;
}
！！！注意，这里需要修改一下rt_spi_configure函数中的宏定义rt_spi_mode_mask，从
(rt_spi_cpha | rt_spi_cpol | rt_spi_msb)
改为
(rt_spi_slave | rt_spi_cpha | rt_spi_cpol | rt_spi_msb)
否则无法将spi接口配置为从模式，调用rt_spi_revice_message会崩溃。
初始化信号量，邮箱和内存池
/* create rx semaphore /
spi_start_sem = rt_sem_create(spi1_start, 0, rt_ipc_flag_fifo);
/ create rx mp /
spi_mp = rt_mp_create(spi_mp, spi_mb_len, rt_align(sizeof(rt_uint8_t), sizeof(intptr_t)) * package_length);
/ create rx mailbox /
rt_mb_init(&spi_mb, uwb_mb, &spi_mb_pool[0], sizeof(spi_mb_pool) / 4, rt_ipc_flag_fifo);
为cs引脚绑定中断函数
rt_pin_attach_irq(4, pin_irq_mode_falling, (void ( )(void *))spi_cs_isr, rt_null);
此时，可以先不使能中断，可以等待系统所有初始工作完成后，由其他线程使能中断，以启动spi接收。
到此，初始化的工作就完成了。接下来，要进行数据的接收工作，为此我们需要创建一些其他的函数。
数据的接收
首先我们需要创建一个中断函数，这个中断函数通过cs引脚的下降沿触发，用来通知系统开始接收数据。
static void spi_cs_isr(void)
{
/* enter interrupt /
rt_interrupt_enter();
rt_sem_release(spi_start_sem);
/ leave interrupt */
rt_interrupt_leave();
}
然后，我们还需要：一个线程用来启动dma接收；一个中断函数用于通知系统dma接收已经完成。
使用dma方式的好处是，全部的spi接收过程可以交给dma。这种非阻塞的方式使得，系统在这个时候可以搞搞其他事情（相当于双线程？？？）。在spi大量传输数据时尤其好用。
static uint8_t *rx_buff = rt_null;
static void spi_start_thread_entry(void *parameter)
{
struct rt_spi_message spi_msg;
spi_msg.send_buf = rt_null;
spi_msg.length = uwb_package_length;
spi_msg.cs_take = 0;
spi_msg.cs_take = 0;
spi_msg.next = rt_null;
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{
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{
rx_buff = rt_mp_alloc(spi_mp, rt_waiting_no);
if (rx_buff != rt_null)
{
rt_spi_revice_message(spi_device, &spi_msg);
}
}
}
}
这里使用了rt_waiting_no的方式来申请空间，如果没有申请到(缓冲区已满)，就抛弃这条数据。
使用rt_spi_revice_message函数来启动dma接收，并且约定了接收的长度固定为package_length。
dma接收完成函数
void hal_spi_rxcpltcallback(spi_handletypedef *hspi)
{
if (hspi->instance == spi1)
{
if (rx_buff != rt_null)
{
rt_mb_send(&spi_mb, (rt_uint32_t)rx_buff); //发送邮件
}
}
}
最后，还需要一个线程用于处理接收到的数据
static void spi_dma_clp_thread_entry(void *parameter)
{
rt_uint8_t *net_tx_buff = rt_null;
while (1)
{
if (rt_mb_recv(&uwb_mb, (rt_ubase_t *)&net_tx_buff, rt_waiting_forever) == rt_eok)
{
//todo
//data process
}
rt_mp_free(net_tx_buff);
net_tx_buff = rt_null;
}
}
到此，基于rt-thread的spi从接收就基本完成了。这些只是一个大体的思路，也可以使用自己喜欢的方式，或者添加其他的功能。如果大家有更好的思路，欢迎分享出来。
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