英创信息技术工控主板EM9160介绍
在基于工控主板em9160的嵌入式应用中，经常需要与具有spi接口的芯片或电路单元，进行数据通讯。通常情况下，我们建议采用基于gpio的spi通讯协议实现方案，其优点是灵活性，客户可使用任意的gpio管脚来实现spi通讯，有关这方面的技术方案的实现，可参考英创网站的《使用gpio控制spi接口的ad芯片》一文。在spi通讯中，还有一类应用需要进行大数据量的传输，且要求尽可能高的波特率，这时若采用基于gpio的方案，就可能造成占用过多的cpu资源。因此需要使用em9160的硬件spi接口。
em9160的硬件spi接口为4线制spi，其管脚与gpio12–gpio15复用：
gpio管脚 spi接口信号 简要说明
gpio12 spi_din 串行数据输入
gpio13 spi_dout 串行数据输出
gpio14 spi_clk 串行数据同步时钟输出
gpio15 spi_cs# 片选控制输出，低电平有效
为了操作硬件spi接口，应用程序需要打开“spi1:”的设备文件：
handlehdevice;
hdevice = createfile( _t('spi1:'),
generic_read | generic_write,
0, null, open_existing, 0, null);
if (hdevice == invalid_handle_value)
{
return -1;
}
获得有效的文件句柄后，就可通过deviceiocontrol（…）函数来操作spi接口了。在em9160的sdk中已封装了相应的api函数，以方便应用程序的使用。相关的数据结构和函数定义，包括在“spi_api.h”中：
// 定义spi通讯参数结构
typedef struct
{
dword dwclkpolarity; // spi时钟极性：=0 或者 =1
dword dwclkphase; // spi时钟相位：=0 或者 =1
dword dwdatabitsize; // spi通讯数据帧的位数：8bit-16bit
dword dwbaudrate; // spi通讯波特率：最高波特率为10mbps
} spistate;
尽管em9160的硬件波特率可以高达100mbps，但为了保证可靠传输，建议应用程序把波特率控制在10mbps以下。spi时钟极性dwclkpolarity，在数据手册中通常记为cpol，= 0表示在没有数据传输时为低电平，= 1表示没有数据传输时为高电平。spi时钟相位dwclkphase，在数据手册中通常记为cpha，= 0表示时钟的第一个沿更新数据、第二个沿锁存数据，= 1表示时钟的第一个沿锁存数据、第二个沿更新数据。下面的事宜图，以8-bit数据为例：
cpha = 0的spi时序
cpha = 1的spi时序
spi通讯参数设置，通过以下两个函数实现：
// 功能描述:设置spi通讯参数。
// 输入参数 handle hdevice: 运行createfile( _t('spi1:'),....)函数返回的有效句柄
// spistate *pspistate: spi通讯参数
// 返回值 = true: spi通讯参数成功。
// = false: spi通讯参数失败。
bool setspistate( handle hdevice, spistate *pspistate );
// 功能描述:获取spi通讯参数。
// 输入参数 handle hdevice: 运行createfile( _t('spi1:'),....)函数返回的有效句柄
// 输出 spistate *pspistate: 获取的spi通讯参数
// 返回值 = true: spi通讯参数成功。
// = false: spi通讯参数失败。
bool getspistate( handle hdevice, spistate *pspistate );
在调用上述函数时，注意指针pspistate需要初始化分配空间。在设置好spi参数后，就可调用下面的函数进行具体的数据通讯了
// 功能描述:全双工收发spi数据
// 输入参数:
// handle hdevice: 运行createfile( _t('spi1:'),....)函数返回的有效句柄
// dword datlength: 需收发的数据样点长度, (datlength * 字节数/样点) < 1024。
// pvoid ptxbuf: 需发送的数据buffer，注意一个数据样点可能占用2个字节。
// pvoid prxbuf: 需接收的数据buffer，注意一个数据样点可能占用2个字节。
// 返回值 = true: spi数据通讯成功。
// = false: spi数据通讯失败。
bool spi_fullduplex( handle hdevice,
pvoid ptxbuf,
pvoid prxbuf,
dword datlength );
在调用上述spi函数，需要注意以下事宜：
1、spi设备驱动程序的内部buffer缺省设置为1k字节，因此每次通讯的字节数不能超过1k字节，对大于8-bit的数据，每个数据均按2个字节计算。
2、对8-bit的spi传输，收发数据buffer的类型应设置为uchar；而对9-bit – 16-bit的数据传输，其收发数据buffer的类型应设置为word。
3、参数datlength是以数据为单位计算的，所以若传输8-bit数据，其最大值为1024，若传输8-bit以上数据，其最大值为512。
4、对传输长度超过spi设备驱动程序的内部buffer长度的应用，可通过循环多次调用来实现数据通讯。
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为了操作硬件spi接口，应用程序需要打开“spi1:”的设备文件：
handlehdevice;
hdevice = createfile( _t('spi1:'),
generic_read | generic_write,
0, null, open_existing, 0, null);
if (hdevice == invalid_handle_value)
{
return -1;
}
获得有效的文件句柄后，就可通过deviceiocontrol（…）函数来操作spi接口了。在em9160的sdk中已封装了相应的api函数，以方便应用程序的使用。相关的数据结构和函数定义，包括在“spi_api.h”中：
// 定义spi通讯参数结构
typedef struct
{
dword dwclkpolarity; // spi时钟极性：=0 或者 =1
dword dwclkphase; // spi时钟相位：=0 或者 =1
dword dwdatabitsize; // spi通讯数据帧的位数：8bit-16bit
dword dwbaudrate; // spi通讯波特率：最高波特率为10mbps
} spistate;
尽管em9160的硬件波特率可以高达100mbps，但为了保证可靠传输，建议应用程序把波特率控制在10mbps以下。spi时钟极性dwclkpolarity，在数据手册中通常记为cpol，= 0表示在没有数据传输时为低电平，= 1表示没有数据传输时为高电平。spi时钟相位dwclkphase，在数据手册中通常记为cpha，= 0表示时钟的第一个沿更新数据、第二个沿锁存数据，= 1表示时钟的第一个沿锁存数据、第二个沿更新数据。下面的事宜图，以8-bit数据为例：
cpha = 0的spi时序
cpha = 1的spi时序
spi通讯参数设置，通过以下两个函数实现：
// 功能描述:设置spi通讯参数。
// 输入参数 handle hdevice: 运行createfile( _t('spi1:'),....)函数返回的有效句柄
// spistate *pspistate: spi通讯参数
// 返回值 = true: spi通讯参数成功。
// = false: spi通讯参数失败。
bool setspistate( handle hdevice, spistate *pspistate );
// 功能描述:获取spi通讯参数。
// 输入参数 handle hdevice: 运行createfile( _t('spi1:'),....)函数返回的有效句柄
// 输出 spistate *pspistate: 获取的spi通讯参数
// 返回值 = true: spi通讯参数成功。
// = false: spi通讯参数失败。
bool getspistate( handle hdevice, spistate *pspistate );
在调用上述函数时，注意指针pspistate需要初始化分配空间。在设置好spi参数后，就可调用下面的函数进行具体的数据通讯了
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// 输入参数:
// handle hdevice: 运行createfile( _t('spi1:'),....)函数返回的有效句柄
// dword datlength: 需收发的数据样点长度, (datlength * 字节数/样点) < 1024。
// pvoid ptxbuf: 需发送的数据buffer，注意一个数据样点可能占用2个字节。
// pvoid prxbuf: 需接收的数据buffer，注意一个数据样点可能占用2个字节。
// 返回值 = true: spi数据通讯成功。
// = false: spi数据通讯失败。
bool spi_fullduplex( handle hdevice,
pvoid ptxbuf,
pvoid prxbuf,
dword datlength );
在调用上述spi函数，需要注意以下事宜：
1、spi设备驱动程序的内部buffer缺省设置为1k字节，因此每次通讯的字节数不能超过1k字节，对大于8-bit的数据，每个数据均按2个字节计算。
2、对8-bit的spi传输，收发数据buffer的类型应设置为uchar；而对9-bit – 16-bit的数据传输，其收发数据buffer的类型应设置为word。
3、参数datlength是以数据为单位计算的，所以若传输8-bit数据，其最大值为1024，若传输8-bit以上数据，其最大值为512。
4、对传输长度超过spi设备驱动程序的内部buffer长度的应用，可通过循环多次调用来实现数据通讯。
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