NXP LPC55S06 SPI 章節介紹及基本程式範例

SPI 簡介

1.   SPI 全名為 Serial Peripheral Interfaces，又稱 ”串列外設介面“
2.   串列外設介面一般標準為主機和從機，可分為單工 / 半雙工 / 全雙工
3.   有 4 條通道，分別是 : SCLK ( 時脈通道 ) , MOSI ( 主機輸出通道，從機輸入通道 ) , MISO ( 主機輸入通道，從機輸出通道 ) , SS / CS ( 從機選擇通道 )

SPI 4種模式

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 638 )

1.   Mode 0 : CPHA = 0 , CPOL = 0 , SCK reset state is low, Data sample in first edge
2.   Mode 1 : CPHA = 0 , CPOL = 1 , SCK reset state is high, Data sample in first edge
3.   Mode 2 : CPHA = 1 , CPOL = 0 , SCK reset state is low, Data sample in second edge
4.   Mode 3 : CPHA = 1 , CPOL = 1 , SCK reset state is high, Data sample in second edge

SPI 通訊 ( 8 bit , mode 0 為例 )

* 註 : 資料出處, iT邦幫忙 "Day 13：SPI (Part 1) - 原來是 Shift Register 啊！我還以為是 SPI 呢！" ( https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10245910 )

1.   Mater 工作於 mode 0，所以 SS 閒置十為高電平
2.   Master 透過 SS 拉為低電平向 slave 告知即將傳送訊號
3.   MOSI 開始發送 8 bit 數據
4.   因為 mode 0，故在 SS 拉為低電平後的第一個 SCL 邊緣判定數據，所以此時會有一段 t_hold，在這段時間內訊號必須穩定輸出

SPI 方塊圖

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 622 )

1.   搭配 Flexcomm 可支援 6 組標準和 1 組高速的 SPI
2. 皆可設置為主機 ( master ) 或從機 ( slave )；主機最多可支援 4 個從機
3. 支援最小 4 bits 最大 16 bits 的數據傳輸，可透過軟體傳輸更大的數據
4. SPI 支援各自傳送 FIFO 與接收 FIFO
5.   SPI 支援 DMA ( DIRECT MEMORY ACCESS )
6.   使用標準 Flexcomm 時，主機時脈不得超過 30 MHz，從機不得超過 20 MHz；高速 Flexcomm 則皆不得超過 50 MHz

SPI 暫存器

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 622 )

1. CFG : SPI 功能配置
2. DLY : SPI 延遲設置
3. STAT : SPI 狀態暫存器
4. INTENSET : SPI 中斷設置
5. INTENCLR : SPI 中斷清除
6. DIV : SPI SCL 除頻器
7. INTSTAT : SPI 中斷狀態暫存器

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 623 )

8. FIFOCFG : FIFO 功能配置
9. FIFOSTAT : FIFO 狀態暫存器
10. FIFOTRIG : FIFO 中斷和 DMA ( DIRECT MEMORY ACCESS ) 請求
11. FIFOINTENSET : FIFO 中斷設置
12. FIFOINTENCLR : FIFO 中斷清除
13. FIFOINTSTAT : FIFO 中斷狀態暫存器
14. FIFOWR : FIFO 寫入
15. FIFORD : FIFO 讀取

Flexcomm 支持 6 組標準 SPI 和 1 組高速 SPI

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 555 )

SPI 設定範例

1. 設定 System control，AHBCLKCTRL 啟動 Flexcomm模塊的 clock，並於 PRESETCTRL 將其模塊重置

2. 設定 System control，由 FCCLKSEL 暫存器將 FC clock 來源設為 FRO 12 MHz。設置 FRG 除頻器為 1 使 FCCLK 為 12 MHz

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 66 )

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 73 )

3. Flexcomm 功能選擇 SPI

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 557 )

4. 設置 SPI 為 MSB 先發送的 Master 且為 mode 0 ( CPHA = 0, CPOL = 0 )

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 624 )

5. 設定 SPI 的 SCLK clock

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 627 )

6. 設定 FIFO，將 TXFIFO 和 RXFIFO 功能開啟，並將 TXFIFO , RXFIFO , TXFIFO error , RXFIFO error 清空

  * NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 628 )

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 629 )

7. 設置 CFG 將 SPI 功能開啟

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 624 )

SPI 寫入範例

1. 寫入函式會帶入 2 個參數，分別是 txbuffer , array size 寫入 SPI 前先把 TXFIFO 和 RXFIFO 清空，當 TXFIFO 判斷未滿，則將傳送的第一筆資料放入 tmp32

2. 搭配 tx_ctrl 的操作來設置 FIFOWR，此以 0x070E 0000 為例，對 SS 0 的從機發送 7 bits data length 的數據
  ( 發送最後一筆資料則需再加 EOT 指令來結束 SPI )。最後將 tmp32 寫入 FIFOWR 發送出去

* NXP LPC55S0x/LPC550x user maunal ( UM11424.pdf page 633 )

SPI 讀取範例 ( 此為第三筆才將資料做讀取 )

1. 若 SPI 為全雙功模式，因此當 SCLK 開始運行時，MOSI 和 MISO 會同時發送數據

2. 讀取函式會帶入 2 個參數，分別是 txbuffer , array size
首先把 FIFORD 的數據讀取出來。再將 TXFIFO 和 RXFIFO 清空，如同寫入步驟，此時 TXFIFO 判斷未滿，則將傳送的第一筆資料放入 tmp32

3. 搭配 tx_ctrl 的操作來設置 FIFOWR，此以 0x070E 0000 為例，對 SS 0 的從機發送 7 bits data length 的數據( 發送最後一筆資料則需再加 EOT 指令來結束 SPI )。
最後將 tmp32 寫入 FIFOWR 發送出去。由於全雙功，因此 FIFORD 會接收到從機傳送的數據，將 FIFORD 數據讀取出來後回傳