從零開始學(xué)習(xí)SPI開發(fā)？本教程手把手教你硬件設(shè)計方法，并通過CH390H示例項(xiàng)目，逐步進(jìn)階至精通級開發(fā)能力。

本文以Air780EPM為例，分享SPI接口的開發(fā)注意事項(xiàng)及硬件設(shè)計要點(diǎn)。

一、Air780EPM的SPI功能支持

在Air780EPM中，SPI接口通過特定GPIO引腳實(shí)現(xiàn)，需結(jié)合LuatOS的API進(jìn)行配置。通過合理設(shè)計和調(diào)試，可高效連接多種外設(shè)，擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用功能。

1.1 硬件支持

1）接口數(shù)量：

Air780EPM支持4路SPI接口：

1路用于SPI LCD；

1路用于SPI Camera；

2路標(biāo)準(zhǔn)SPI接口(Air780EPM開發(fā)板中將SPI0用于了以太網(wǎng)接口)。

這里需要特別注意：LCD和Camera專用SPI接口，無法作為標(biāo)準(zhǔn)SPI接口使用。

管腳映射圖等最新資料下載：https://docs.openluat.com/air780epm/luatos/hardware/design/spi/

2）電壓兼容性：

SPI接口電壓可通過IO_SEL引腳配置為1.8V或3.3V，需注意與外設(shè)的電平匹配，否則需添加電平轉(zhuǎn)換電路。

1.2 軟件支持

以下僅針對2路標(biāo)準(zhǔn)SPI接口進(jìn)行介紹。

協(xié)議兼容性：支持標(biāo)準(zhǔn)SPI協(xié)議（主模式）。

工作模式：

主模式（Master）：支持。

從模式（Slave）：不支持（暫不支持）。

速率支持：最大時鐘頻率：25.6MHz（需外設(shè)支持）。

典型應(yīng)用頻率：1MHz~10MHz（需根據(jù)外設(shè)能力調(diào)整）。

LuatOS API：

提供spi.setup()、spi.send()、spi.receive() 等函數(shù)控制SPI通信。

二、開發(fā)注意事項(xiàng)

使用Air780EPM和LuatOS進(jìn)行SPI開發(fā)時，需特別關(guān)注以下關(guān)鍵事項(xiàng)。

2.1 硬件設(shè)計

1）信號線配置：確保SPI引腳（CLK、MOSI、MISO、CS）正確連接，避免與其他復(fù)用功能（如UART、I2C、PWM、GPIO 等）沖突。

2）電平匹配：

若外設(shè)為5V電平，需通過電平轉(zhuǎn)換芯片（如TXB0104）轉(zhuǎn)換至3.3V或1.8V，保持與VDD_EXT電平一致。

3）信號完整性：

SPI線需遠(yuǎn)離高頻干擾源（如電源線、射頻模塊）；高速通信時，SCLK線長度應(yīng)≤10cm，避免信號反射或延遲。

2.2 軟件配置

1）初始化步驟：

2）低功耗模式：

SPI接口在模塊休眠時會掉電，需在喚醒后重新初始化。

2.3 調(diào)試與常見問題

通信失敗時，可從以下幾個方面進(jìn)行排查。

1）檢查時鐘頻率：外設(shè)最大支持速率需≥配置速率（如外設(shè)僅支持 5MHz，需設(shè)置spi.setup(1, 5e6, ...)）。

2）數(shù)據(jù)格式匹配：

確保CPOL/CPHA模式與外設(shè)一致（參考具體外設(shè)數(shù)據(jù)手冊）。

3）CS信號狀態(tài)：

確認(rèn)SS引腳在通信期間保持低電平。

4）信號完整性：

用示波器檢查CLK、MOSI、MISO波形是否正常。

2.4 其他關(guān)鍵點(diǎn)：

1）GPIO復(fù)用：

確保SPI引腳未被其他功能（如UART、I2C、PWM、GPIO 等）占用，在使用SPI功能之前務(wù)必使用LuatIO 工具進(jìn)行初始化配置。

2）DMA與FIFO優(yōu)化：

高速傳輸時啟用DMA模式；避免FIFO溢出，需合理設(shè)置緩沖區(qū)大小。

3）固件版本：

使用支持SPI功能的LuatOS固件。

詳見最新固件說明：https://docs.openluat.com/air780epm/luatos/firmware/version/

三、以太網(wǎng)芯片CH390H示例

下文以Air780EPM開發(fā)板上SPI接口的以太網(wǎng)芯片CH390H為例，分享SPI接口的常用用法。

3.1 硬件電路

Air780EPM二次開發(fā)的原理圖和PCB等硬件參考設(shè)計文件，需要的朋友可通過資料中心下載。

最新參考設(shè)計文件下載：https://docs.openluat.com/air780epm/luatos/hardware/design/reference/

3.2 軟件代碼

有關(guān)CH390H的代碼太長，這里僅截取一段有關(guān)SPI0的代碼作為示例。

CH390H聯(lián)網(wǎng)測試完整示例代碼，詳見源碼倉庫：https://gitee.com/openLuat/LuatOS/tree/master/module/Air780EPM/demo

今天的內(nèi)容就分享到這里了~

審核編輯 黃宇