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AUTOSAR-MCAL--SPI模块详解（三）
前言
MCAL处于AUTOSAR架构的最底层，和具体的芯片强绑定，且不同的芯片使用不同的MCAL配置工具，例如英飞凌芯片系列使用EB配置MCAL，瑞萨芯片系列使用Davince配置MCAL。所以，除了AUTOSAR标准定义好的配置项及标准接口外，不同厂商的MCAL还会有独立于MCAL标准之外的配置，所以MCAL的学习最好是结合具体的工具和芯片来学习。本系列MCAL分享，将基于瑞萨RH850芯片使用Davince配置工具来讲解。
车载外设控制芯片（TLE92108,L9369,9301等高低边驱动）基本都是使用SPI通信。本文为SPI（Serial Peripheral Interface）模块详解篇第二部分，SPI控制的汽车驱动芯片L9301介绍。
外设芯片手册多则几百页，少的也是几十页，这里仅介绍一种SPI控的外设芯片的重点关注内容，希望给一些入门选手一些启发。
参考文献：
1.Specification of SPI Handler / Driver 4.3.1
https://www.autosar.org/nc/document-search/
2. RH850/U2A-EVA GroupUser’s Manual: Hardware
3.Automotive octal low side driver or quad low side plus quad high side driver-L9301
正文
4.1 功能简介
L9301是ST（意法半导体）公司生产的专用于汽车高低边驱动的芯片。L9301芯片具有以下特点：
. 最高可配置12路输出，其中有8路可以配置为PWM输出，4路可以配置为高边驱动
. 通过SPI接口命令可以配置L9301的转换速率（Slew-rate）,过流保持(Overcurrent threshold)，发送驱动命令（Drivers commands），回读诊断数据（Read baco the diagnosis results）
. 常见硬件保护：过温保护，过流保护（短路到底，短路到电源），开路保护
. 常见诊断信息：过流，过温，开路，短路诊断
. 通过配置SR寄存器（State Register）可提高EMC性能
4.2 L9301的Pin脚功能
我们主要关注芯片IC的主要输入输出引脚：
. EN使能脚（Enable），芯片正常工作时必须使能EN脚
. RES复位脚，芯片复位引脚（低电平有效）
. MOSI,MISO,SCK,CS也就是SPI硬件通信引脚，具体参考：
. DRn/SRn（n等于1，2，3，4）可配置为高边输出或者底边输出
. INn（n等于1~8），与OUTn（n等于1~8）对应，可以通过INn直接控制OUTn，INn可以为DIO输入或者PWM输入
. 其他引脚都是电源或低引脚，硬件工程师比较关注，但是我们在查问题的时候，首先应该保证芯片的电源和地的电平是正常的
4.3 L9301的输出配置
通过配置L9301的CR0寄存器（后面详细介绍）的 output_conf[0:1]位域可以配置L9301的输出类型及输出通道数目。
L9301的输出配置有4种类型，配置1-3都是8路底边输出，配置4为8路底边输出加上4路高低变可配的输出。
Note:
1）.output_conf[0:1]位域的配置，EN脚必须为Low Level低电平状态（L9301输出控制的工作状态为High Level高电平）。
2）. 配置4后，DRN/SRC1-4只能通过SPI命令控制
3）. 高边还是底边驱动可通过设备通用寄存器的Bit8配置
4.3.1 配置4介绍
域控项目中一般使用配置4（充分利用L9301的输出功能），这里仅介绍L9301的配置4。
1） IN1-8(MCU端的输入)或者Cmd1-8(SPI命令写寄存器) 控制 OUT1-8
2）OUT1-8只能输出低边驱动
3）DRN1-4和SRC1-4只能通过SPI命令（写寄存器）来控制
4）Cmd9同时控制DRN1 && SRC1 ....Cmd10-12以此类推
5）DRN1-4和SRC1-4可通过配置（通道配置寄存器）输出低边LS或者高边HS驱动
4.4 L9301的SPI协议
4.4.1 SPI帧结构
1）L9301的SPI协议帧长度（输入输出）固定为32Bit（4字节）
2）MOSI帧由读写寄存器位域W/R[0]，寄存器地址ADD[24-30]，复位请问位域RES[23]，数据位域DATA[3-22]，循环冗余校验CRC[0-2]组成。
3）MISO帧由SPI通信错误标志位域SPIErr[[29-31]， 通道异常标志位域CHExcp[23-28]，数据位域DATA[3-22]，循环冗余校验CRC[0-2]组成。
4.4.2 SPI寄存器
对于外设芯片寄存器一般也是配置寄存器、控制寄存器、状态寄存器。
配置寄存器：配置芯片全局状态，比如CR0寄存器配置L9301的输出通道和通道高低边类型。
控制寄存器：控制芯片的输出状态，比如CR13寄存器控制L9301的12输出通道的打开和关闭。
状态寄存器：回读L9301的输出状态和诊断数据，比如SR0寄存器回读L9301的全局状态信息，SR1-SR12回读每个通道的开路、短路、过流、过温状态。
每个芯片寄存器的详细信息参考L9301的芯片手册。
4.4.3 SPI时序
MCAL的SPI标准模块中的SpiExternalDevices配置容器就是配置外设芯片的时序等信息，而SpiExternalDevices的配置就是需要结合具体芯片（L9301）的DataSheet数据手册来配置。
1）fop（Transmit Frequency）传输速率，也就是SPI数据传输的波特率，最大为6MH
2）Tsckl（SCLK period）时钟频率，也就是SPI工作时的时钟频率
3）Tlag（Enable lag time）也就是配置RH850-U2A对应的Cs Hold Time（片选保持时间）
4）Tcsn（CS negated time）也就是配置RH850-U2A对应的CS Idle time（片选空闲时间）
5）Tlead（Enable lead time）也就是配置RH850-U2A对应的CS Setup time（片选设置时间）
其他时序参数类似。
也就是根据L9301的时序图配置RH850-U2A的下述时序寄存器：
4.5 小结
SPI通信的芯片手册的我们需要关注以下信息：
1）芯片的输入引脚，输出通道
2）SPI通信帧格式（数据大小，位域格式等）
3）SPI寄存器信息（配置、控制、状态寄存器）
4）SPI时序参数
AUTOSAR架构下的MCAL_SPI的具体配置就需要结合具体外设芯片的具体信息来配置：
1）SPI Channel，SPI Job，SPI Sequence等配置软件控制/回读外设芯片的软件通道
2）外设芯片时序配置SpiExternalDevices
5. 基于RH850芯片的AUTOSAR架构的SPI配置
关注本公众号，后面具体项目实战会详细介绍。
6.总结
个人认为AUTOSAR架构下的MCAL_SPI模块是整个MCAL层中最复杂的模块，我们要掌握好MCAL_SPI模块就需要详细掌握以下三个方面的基础知识：
1）AUTOSAR架构下MCAP_SPI模块的详细设计，着重理解Channel，Job，Sequency的概念，SPI异步发送过程，以及EB和IB缓存的适用场景。
2）具体芯片（RENESAS，NXP，ST等）的SPI模块，主要了解芯片SPI模块的波特率配置、时钟配置、时序配置。
3）具体外设芯片（L9301，L9369，35584，FS6522等），主要了解芯片的输入输出配置及功能，Pin定义，SPI帧结构、寄存器功能、时序要求。
熟练掌握好以上基础知识后，就需要结合具体的项目要求详细设计基于SPI通信的CDD_xxx复杂驱动（主要包括输入输出配置及控制，诊断信息回读及错误状态处理）。
文章转载自公众号：汽车电子嵌入式
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