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AUTOSAR-MCAL--SPI模块详解（二）
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，RH850芯片的SPI模块介绍。
1.Specification of SPI Handler / Driver 4.3.1
https://www.autosar.org/nc/document-search/
2. RH850/U2A-EVA GroupUser’s Manual: Hardware
正文
3.RH850芯片的SPI模块
介绍完AUTOSAR架构下的SPI模块后，如果我们要进行配置实践，就要结合具体的主控制芯片MCU的SPI硬件模块特性以及外设芯片（这里以低边驱动芯片L9301为例）的特性来进行配置。本节将介绍RH850-U2A芯片的SPI模块。
3.1 SPI通道
以RH850-U22A16芯片为例，MCU内部集成了10个SPI Uinit（MSPI0-MSPI9），其中MSPI0-MSPI4每个SPI Unit有8个Channel（也就是片选通道，一个主SPI设备可以外挂8个从设备），MSPI5-MSPI8每个SPI Unit有4个Channel。也就是说RH850-U2A16理论上可以接60个SPI从设备。
3.2 SPI时钟源
RH850-U2A16芯片的SPI模块可以选用PCLK和MSPInCLK两个时钟，这两个时钟是在MCAL_MCU模块进行配置，详情请参考AUTOSAR-MCAL--MCU模块详解一文。这里我们假设选用了MSPInCLK时钟，且时钟频率配置为80MHz。后面SPI模块和外设芯片间的SPI时钟配置和数据方位时序配置都基于这个80MHz的时钟源。
3.3 SPI中断
每个SPI Unit的每个Channel都可以配置产生4个中断，数据发送中断，数据接收中断，错误中断以及最后一帧结束中断（Last frame end）。
3.4 DMA触发
每个SPI Unit的每个通道（Channel）都可以配置使用DMA进行数据传输，需要注意的是，如果一个用于SPI DMA数据传输的触发源被SPI的一个通道选定后就不能用于其他通道了。
比如触发源DMAMSPI0/DMAMSPI1可以用于MSPI0|0或者MSPI0|4，如果我们DMAMSPI0选用了DMAMSPI0/DMAMSPI1，则MSPI0|4就不能使用DMA数据传输了。
3.5 SPI数据链路层通信
RH850-U2A16的SPI数据链路层配置非常多而复杂，这里仅仅列出在配置AUTOSAR_SPI模块是需要涉及的知识点，具体的详细说明请参考芯片手册。
3.5.1 SPI主节点模式
1）通过设置MSPInCTL1寄存器的MSPInMSSEL位域等于0来启用主模式。
2）在主模式下，所有的通道都可以被使用。
3）可以为每个通道分别指定串行通信时钟频率和有源芯片选择。
4）通过配置MSPInCFGm3.MSPInPRCSm[1:0] 和MSPInCFGm3.MSPInCDIVm[4:0]这两个寄存器的两个位域可以分配SPI的时钟源MSPInSCK，从而得到我们想要的SPI同学波特率。
5）一个或多个芯片选择信号可以通过MSPInSSELm.MSPInCSRm[7:0]被选择。
Note: 对于RH850-U2A16 MCU端，一般都配置为Master节点，这里Slaver模式就不在赘述。
3.5.2 SPI帧长度和帧计数
1）MSPIn的通信通过预设的帧长度和帧数来执行。
2）帧长由MSPInCFGm2.MSPInFLENm[7：0]设置，帧计数由MSPInCFSETm设置。
3.5.3 SPI片选信号
1） MSPInCS[7:0]位域代表SPIn的8个片选通道激活状态
2） MSPInCSRm[7:0]位域控制SPIn的8个片选通道
3）一个片选一般外接到一个SPI外挂设备上，所以一般情况下某一个时间段只片选一个外部设备（只和一个外部设备通信）。
4）如果想同时方位多个设备（多个片选信号Active激活），那么一下寄存器的参数值（设置SPI通信时序）必须设置为一样。
3.5.4 SPI时序中的时隙配置
1）MSPInSEUPm、MSPInHOLDm的空闲时间、MSPInIDLEm、MSPInINDAm可以分别独立设置MSPInCS的设置时间（Setup time）、保持时间（Hold time）、空闲时间（Hold time）和每个CS的数据间时间（inter-data-time）。
2）通过将MSPInFIDLm设置为1，可以在两个连续的通信之间插入一个空闲时间。
Note: 配置不同SPI外挂设备，除了SPI通信波特率不一样外，就是上诉这些时隙时间配置不一样了。
3.5.5 Master模式下SPI时钟极性和数据相位
1） MSPInCKR配置时钟默认状态（Low Level or High Level）
2） MSPInCFGm1. MSPInCPOLm配置时钟极性
3） MSPInCFGm1.MSPInCPHAm配置数据相位
3.5.6 通道优先级
1）MSPInCFGmMSPInPRIOm[2:0]可以为每个通道独立设置优先级。通道优先级可以设置为0到7,0为最高级别，7为最低级别。
2）如果多个通道的优先级设置相同，则最低的中断通道号具有优先级。
3.5.7 SPI通信波特率
如果我们在AUTOSAR_MCU模块中SPI的时钟配置为80MHz。
MSPInCDIVm = 7
MSPInPRCSm=1
MSPInSCK=80 000000/(4^1 * 7 * 2) = 5714285 Hz
3.6 内存模式
1）MSPI有一个可配置的RAM，可用于缓冲I/O。
2）MSPI RAM由每个通道共享。每个通道都有一个寄存器，用来设置要使用的RAM区域。
3）MSPI有三种内存模式，而MSPI的可配置RAM用于两种内存模式。
4）可以为每个通道设置内存模式。
5）MSPI RAM可以通过CPU/DMA直接访问。
3.6.1 直接内存模式--Direct Memory Mode
1） 在直接访问存储器模式下，通道不使用RAM，通信使用MSPInTXDAm0寄存器传输数据，使用MSPInRXDAm0寄存器接收接收数据。
2） 每个传输和接收都输出中断，通信由CPU/DMA控制。
3.6.2 固定缓冲内存模式--Fixed Buffer Memory Mode
1）在固定的缓冲区内存模式下，通道使用MSPI RAM。使用直接写入MSPI RAM的数据作为传输数据，接收到的数据存储在MSPI RAM中。
2）在开始通信之前，必须写入所有的传输数据。在所有通信完成后，必须读取所有接收数据。
3.6.3 固定缓冲队列内存模式--Fixed FIFO Memory Mode
1）在固定的FIFO内存模式下，通道使用MSPIRAM
2）从CPU/DMA写入到MSPInTXDAm0寄存器的传输数据将自动存储在MSPIRAM中。接收数据自动存储在MSPIRAM中，CPU/DMA可以使用MSPInRXDAm0读取接收到的数据。
3）当MSPInSIZEm[1：0]设置的FIFO级数的一半的缓冲区为空时，输出传输中断；当MSPInSInSIZEm[1：0]设置的FIFO级数的一半的缓冲区充满接收数据时，输出接收中断。
3.7 小结
RH850-U2A16芯片的SPI资源非常丰富配置也非常复杂。在具体使用时需要结合具体的外设芯片的datasheet来具体配置，根据个人使用经验，其中最主要的就是配置SPI时钟及时序配置。下一篇先会介绍具体的一块SPI通信的外设芯片，后面基于RH850芯片及L9301底边驱动的SPI模块将详细介绍SPI的实际配置，请关注本公众号后续的文章。
文章转载自公众号：汽车电子嵌入式
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