【linux-IMX6ULL-RTC-IIC-SPI配置思路】

目录

  • 1. RTC简介
    • 1.1 IMX6ULL中的RTC
    • 1.2 SNVS_LP中的SRTC配置流程
    • 1.3 程序实现
  • 2. IIC通信协议
    • 2.1 IIC基础
    • 2.2 IIC通信协议
      • 2.2.1 IIC写时序
      • 2.2.2 IIC读时序
  • 3. IIC通信的硬件框图及配置流程
    • 3.1 IMX6ULL的硬件IIC框图
    • 3.1 IIC配置流程
    • 3.2 硬件IIC代码实现
  • 4. SPI通信
    • 4.1 SPI通信基础
    • 4.1 SPI通信时序
    • 4.3 硬件SPI通信模式
    • 4.3 硬件SPI配置流程
    • 4.4 硬件SPI代码实现

1. RTC简介

  RTC（Real-Time Clock）即实时时钟，本质上也属于定时器的一种，不过这个定时器是在单片机断电后，利用外部电源例如纽扣电池，依然能正常运行，其功耗较低，一般由晶体振荡器产生，常见的是32.768khz的晶振，因为这个晶振经过2^15分频后就能得到一个1HZ的时钟信号，也就是1s;其他的详细功能这里就不再赘述；

1.1 IMX6ULL中的RTC

  RTC在IMX6ULL中称为："SNVS"：安全的非易失性存储，在有纽扣电池作为后备电源的情况下，不管系统主电源是否断电，SNVS 都正常运行；其RTC的初始时间是：1970-01-01T00:00:00Z
  注意事项1在IMX6ULL中使用RTC：我们要实现的是掉电依然能保持RTC的运行，所以我们使用的是下图的SNVS_LP中的RTC也叫SRTC，而对于SNVS_HP中的RTC我们不进行使用，因为其掉电后数据时间就会清零；因此剩下的配置思路就是和普通定时器类似：
  注意事项2：不要被寄存器手册误导
  ①、SRTC 计数器是 32 位的，不是 47 位！
  ②、SNVS_SRTCMR 的 bit14:0 这 15 位是 SRTC 计数器的高 15 位。
  ③、SNVS_SRTCLR 的 bit31:bit15 这 17 位是 SRTC 计数器的低 17 位;

1.2 SNVS_LP中的SRTC配置流程

  上述已经讲述使用SRTC的原因，其配置思路如下：

  1. 关闭RTC时钟
  2. 写入新的时间值：年月日时分秒
  3. 使能RTC时钟

1.3 程序实现

/*时间设置函数*/
void rtc_setdatetime(struct rtc_datetime *datetime)
{
    uint64_t seconds =0 ;
    /*这里先保存时钟值，方便后序的修改*/
    unsigned int tmp = SNVS->LPCR;
    /*设置之前要先关闭时钟*/
    rtc_disenable();
    seconds=rtc_coverdate_to_seconds(datetime);/*得到秒数,年月日转换成秒数*/
    SNVS->LPSRTCMR = (unsigned int)(seconds>>17);/*保存高32位*/
    SNVS->LPSRTCLR = (unsigned int)(seconds<<15);/*把高位都清零，保存低32位*/
    if(tmp&(0x01))/*判断以前是否打开了RTC，如果相等代表是已经打开了RTC，则进行处理*/
    {
        rtc_enable();
    }
}
/*rtc初始化函数*/
/*默认上电运行是1970年1月1日的零时零点，所以要进行配置他的时间*/
void rtc_init(void)
{
    /*首先设置的是HPCOMR寄存器*/
    struct rtc_datetime rtcData;/*定义一个结构体变量*/
    SNVS->HPCOMR |= (1<<31)|(1<<8);/*关闭安全模式，向所有软件开放*/
    rtcData.year=2024;
    rtcData.month=5;
    rtcData.day=10;
    rtcData.hour=10;
    rtcData.minute=15;
    rtcData.second=30;
    rtc_setdatetime(&rtcData);
    /*开启RTC时钟*/
    rtc_enable();
}

2. IIC通信协议

2.1 IIC基础

  IIC是串行同步半双工的通信方式，适合短距离的板内通信，最大速率约400Khz，可调整上拉电阻R的值来提高通信速率，R值一般取4.7K或者2.2K，需要两根线SDA数据线和SCL时钟线，可挂载多个设置，但是同一时间只能有一个设备进行通信；

2.2 IIC通信协议

  根据通信协议可以直观的了解到IIC通信的过程，其基本包括两部分，一部分是读的时序，一部分是写的时序；同时要了解一下通信的基本术语：

  • 起始位：就是告诉挂载的设置我要开始发送或者接受信息了，一般就是在SCL高电平的时候SDA来个下降沿信号就代表起始位
  • 数据传输：包含地址信息，与那个设备通信，数据信息等
  • 应答信号：ACK,应答信号就是代表对于任务完成
  • 停止位：与起始位相反，代表通信结束

2.2.1 IIC写时序

  对于写时序，其时序图如下：注意的几个点就是SDA的所有bit信号只有在SCL是高电平期间是有效的；其次就发送的命令顺序：
  start->ID&W->ACK->R_Adress->ACK->DATA->ACK->STOP

2.2.2 IIC读时序

  对于读时序，我们要注意的是主机发送地址码找到要读取的位置，然后发送写的命令，把要读取的寄存器的地址写给从设备，然后再发送从机的地址并附上读的命令，这时候从机就会从对应的寄存器地址取出内容发送给主机，其时序图如下所示，基本和写是类似的，相比写时序而言，就是后面加了一个读的时序；

在这里插入图片描述

3. IIC通信的硬件框图及配置流程

  对于IIC通信有硬件IIC和软件模拟的IIC，本质都是产生上述的IIC通信时序，对于IMX6ULL而言，有4个硬件IIC，因此这里主要是针对硬件IIC进行配置，大体上就是开启IIC外设时钟，然后配置控制寄存器。和使能相关的位，最后就是封装一个读寄存器和写寄存器的函数；

3.1 IMX6ULL的硬件IIC框图

  对于IMX6ULL的硬件IIC的特性如下所示：有标准模式100Khz和高速模式400Khz两种模式；
  ①、与标准 I2C 总线兼容。
  ②、多主机运行
  ③、软件可编程的 64 中不同的串行时钟序列。
  ④、软件可选择的应答位。
  ⑤、开始/结束信号生成和检测。
  ⑥、重复开始信号生成。
  ⑦、确认位生成。
  ⑧、总线忙检测
  对于IMX6ULL的硬件IIC的框图如下：

3.1 IIC配置流程

  这里主要是针对IMX6ULL的硬件IIC的配置流程，如下：

  1. IIC初始化:包括关闭IIC，设置好分频系数、开启IIC；
  2. IIC的读程序编写：包括发送起始信号，假读，判断是否忙，然后清除标志位，设置接受数据集，对于IMX6ULL而言倒数第二个字节要发送停止ACK的信号，因此如果是要读取一个字节的数据，那么就要读完就立刻发送应答位，对于多个字节的读取，每次都要判断是否忙和清除标志位，并在倒数第二个字节发送应答信号表示读取结束，最后发送停止信号；
  3. IIC的写程序的编写：也是和读类似，发送起始信号，首先判断是否忙，然后清除标志位，后面就是发送数据，每次发送一个字节的数据都要判断是否忙和仲裁检测发送应答位ACK，最后就是清除状态标志位和发送停止位；

3.2 硬件IIC代码实现

/*配置IIC前要关闭IIC*/
/*基础知识点*/
/*初始化IIC,通过输入参数可以直接确定输入的IIC模式*/
void i2c_init(I2C_Type *base)
{
    /*关闭IIC*/
    base->I2CR &= ~(1<<7);
    /*设置频率*/
    base->IFDR=0x15;/*640分频：66000000/640=103.125kHZ*/
    /*打开IIC,使能IIC*/
    base->I2CR|=(1<<7);
}
/* start 信号的产生及从机地址的发送*/
unsigned char i2c_master_start(I2C_Type *base,unsigned char address,enum i2c_direction direction)
{
    if(base->I2SR&(1<<5))/*为真的话就是IIC忙*/
    {
        return 1;/*代表忙*/
    }
    /*设置为主机模式*/
    base->I2CR |= (1<<5)|(1<<4);
    /*产生Start信号*/
     base->I2DR =((unsigned int)address<<1)|(direction==kI2C_Read?1:0);/*为1的话就是读，为0的话就是写*/
     return 0;
}
/*STOP的信号*/
unsigned char i2c_master_stop(I2C_Type *base)
{
    unsigned short timeout = 0xffff;
    /*清除I2CR的bit5：3*/
    base->I2CR &= ~((1<<5)|(1<<4)|(1<<3));
    /*等待I2C忙结束*/
    while((base->I2SR&(1<<5)))/*为1的话就是一直忙*/
    {
        timeout--;
        if(timeout==0)/*超时跳出*/
        {
            return I2C_STATUS_TIMEOUT;
        }
    }
    return I2C_STATUS_OK;/*停止信号产生成功*/
}
/*重复发送信号*/
unsigned char i2c_master_repeate_start(I2C_Type *base,unsigned char address,enum i2c_direction direction)
{
    /*检测一下IIC是否忙，或者工作在从机模式下*/
    if((base->I2SR*(1<<5)) && (((base->I2CR)&(1<<5)) == 0))
    {
        return 1;
    }
    /*设置寄存器*/
    base->I2CR |= (1<<4)|(1<<2);
    /*把器件地址发送过去*/
    base->I2DR =((unsigned int)address<<1)|(direction==kI2C_Read?1:0);/*为1的话就是读，为0的话就是写*/

    return I2C_STATUS_OK;
}
//错误点1，位移不对,base->I2CR |= (1 << 7);	这里写成了：base->I2CR |= (1 << 4);
unsigned char i2c_check_and_clear_error(I2C_Type *base, unsigned int status)
{
	/* 检查是否发生仲裁丢失错误 */
	if(status & (1<<4))
	{
		base->I2SR &= ~(1<<4);		/* 清除仲裁丢失错误位 			*/
		base->I2CR &= ~(1 << 7);	/* 先关闭I2C 				*/
		base->I2CR |= (1 << 7);		/* 重新打开I2C 				*/
		return I2C_STATUS_ARBITRATIONLOST;
	} 
	else if(status & (1 << 0))     	/* 没有接收到从机的应答信号 */
	{
		return I2C_STATUS_NAK;		/* 返回NAK(No acknowledge) */
	}
	return I2C_STATUS_OK;
}
/*主机对从机进行数据的写入*/
void i2c_master_write(I2C_Type *base,const unsigned char *buff,unsigned int size)
{
    /*等待上一个发送完成*/
    while(!(base->I2SR&(1<<7)));
    /*清除中断*/
    base->I2SR &= ~(1<<1);
    /*发送数据*/
    base->I2CR |= (1<<4);
    while(size--)
    {
        base->I2DR = *buff++;
        while(!(base->I2SR &(1<<1)));/*等待数据传输完成*/
        base->I2SR &= ~(1<<1);
        /*检测ACK*/
        if(i2c_check_and_clear_error(base,base->I2SR))
        {
            break;
        }
    }
    base->I2SR &= ~(1<<1);
    i2c_master_stop(base);
}
/*读数据*/
void i2c_master_read(I2C_Type *base,unsigned char *buff,unsigned int size)
{
    /*问题程序*/
    volatile uint8_t dumpy = 0;/*假读*/
    dumpy++;
    /*等待传输完成*/
    while(!((base->I2SR)&(1<<7)));
    /*清除标志位*/
    base->I2SR &= ~(1<<1);
    /*接受数据*/
    base->I2CR &= ~((1<<4)|(1<<3));
    if(size == 1)
    {
        base->I2CR |= (1<<3);/*NACK;倒数第二个数据要发一个不要应答了的信号*/
    }
    dumpy=base->I2DR;/*假读*/
    while(size--)
    {
        while(!(base->I2SR&(1<<1)));/*等待传输完成*/
        base->I2SR &= ~(1<<1);      /*清除标志位*/

        if(size==0)
        {
            i2c_master_stop(base);
        }
        if(size==1)
        {
            base->I2CR |= (1<<3);/*NACK;倒数第二个要给个应答*/
        }
        *buff++=base->I2DR;
    }
}
unsigned char i2c_master_transfer(I2C_Type *base, struct i2c_transfer *xfer)
{
	unsigned char ret = 0;
	enum i2c_direction direction = xfer->direction;	
	base->I2SR &= ~((1 << 1) | (1 << 4));			/* 清除标志位 */
	/* 等待传输完成 */
	while(!((base->I2SR >> 7) & 0X1)){}; 
	/* 如果是读的话，要先发送寄存器地址，所以要先将方向改为写 */
    if ((xfer->subaddressSize > 0) && (xfer->direction == kI2C_Read))
    {
        direction = kI2C_Write;
    }
	ret = i2c_master_start(base, xfer->slaveAddress, direction); /* 发送开始信号 */
    if(ret)
    {	
		return ret;
	}
	while(!(base->I2SR & (1 << 1))){};			/* 等待传输完成 */
    ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);	/* 检查是否出现传输错误 */
    if(ret)
    {
      	i2c_master_stop(base); 						/* 发送出错，发送停止信号 */
        return ret;
    }
    /* 发送寄存器地址 */
    if(xfer->subaddressSize)
    {
        do
        {
			base->I2SR &= ~(1 << 1);			/* 清除标志位 */
            xfer->subaddressSize--;				/* 地址长度减一 */
            base->I2DR =  ((xfer->subaddress) >> (8 * xfer->subaddressSize)); //向I2DR寄存器写入子地址
			while(!(base->I2SR & (1 << 1)));  	/* 等待传输完成 */
            /* 检查是否有错误发生 */
            ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);
            if(ret)
            {
             	i2c_master_stop(base); 				/* 发送停止信号 */
             	return ret;
            }  
        } while ((xfer->subaddressSize > 0) && (ret == I2C_STATUS_OK));

        if(xfer->direction == kI2C_Read) 		/* 读取数据 */
        {
            base->I2SR &= ~(1 << 1);			/* 清除中断挂起位 */
            i2c_master_repeate_start(base, xfer->slaveAddress, kI2C_Read); /* 发送重复开始信号和从机地址 */
    		while(!(base->I2SR & (1 << 1))){};/* 等待传输完成 */
            /* 检查是否有错误发生 */
			ret = i2c_check_and_clear_error(base, base->I2SR);
            if(ret)
            {
             	ret = I2C_STATUS_ADDRNAK;
                i2c_master_stop(base); 		/* 发送停止信号 */
                return ret;  
            }   	          
        }
    }	
    /* 发送数据 */
    if ((xfer->direction == kI2C_Write) && (xfer->dataSize > 0))
    {
    	i2c_master_write(base, xfer->data, xfer->dataSize);
	}

    /* 读取数据 */
    if ((xfer->direction == kI2C_Read) && (xfer->dataSize > 0))
    {
       	i2c_master_read(base, xfer->data, xfer->dataSize);
	}
	return 0;	
}

4. SPI通信

4.1 SPI通信基础

&emps; SPI通信相对于IIC而言，其通信速率可达几百MH在，因此其再通信速率上的优势是很大的，对于SPI而言其是串行同步全双工的通信方式，其有四根线进行通信，MOSI，MISO，SCL，CS，这四根线；如下图所示：

  术语解释，如下：

  • CS:片选信号，用来和哪个数据进行通信时进行拉低就行
  • MISO：也称为：SDI，主机设备接受数据，从机设备发送数据
  • MOSI：也称为：SDO，主机设备发送数据，从机设备接受数据
  • SCLK：时钟信号，固定频率

  SPI的通信模式一般有四种模式，根据选择时钟极性（CPOL）和相位极性(CPHA)的不同，可以有四种组合，时序如下：我们常用的是CPOL=0，CPHA=0这种模式。

4.1 SPI通信时序

  如同UART，IIC有自己的通信协议，对于SPI而言也有自己的通信协议，这个通信协议的实现方式有硬件实现也有软件时间，具体的实现可以根据需求来定，其SPI的通信时序如下：

  可以看出其通信的时序非常简单，也就是片选拉低，开始通信，根据时钟极性和相位极性对MOSI和MISO的数据进行读取，这里CPOL=CPHA=0，因此是再时钟的上升沿对数据进行读取，根据上述的时序图可以很好的看出来；

4.3 硬件SPI通信模式

  对于IMX6ULL而言，其有硬件SPI，但是片选信号我们可以用自定义的引脚进行拉低实现，也就是片选引脚初始化位GPIO的模式，不采用硬件模式，硬件只负责产生时钟信号和接受发送数据；对于6ULL而言其内部的SPI称为：ECSPI(Enhanced Configurable Serial Peripheral Interface)，其实和实际的SPI基本是一样的；ECSPI 有 64*32 个接收FIFO(RXFIFO)和 64*32 个发送 FIFO(TXFIFO)，ECSPI 特性如下：

  ①、全双工同步串行接口。
  ②、可配置的主/从模式。
  ③、四个片选信号，支持多从机。
  ④、发送和接收都有一个 32x64 的 FIFO。
  ⑤、片选信号 SS/CS，时钟信号 SCLK 极性可配置。
  ⑥、支持 DMA。

4.3 硬件SPI配置流程

  SPI的通信是非常简答的，因此对于硬件SPI的配置也比较简单，主要就是要配置其SPI的时钟源，其次就是配置SPI相关的控制寄存器，例如配置好时钟极性，设置好分频系数，对SPI通信进行使能等，另外就是对SPI数据的接受和发送，这个功能是在一个函数中同时完成的，因为SPI是全双工的通信方式，在接受数据的同时也可以发送数据；注意在接受数据时要选好通道并判忙，例如线上有数据时才能进行数据的接受，不然接受的数据就是错误的，因此要进行提前的判断

  1. 初始化时钟源
  2. 配置好SPI控制寄存器
  3. 设置分频系数并使能SPI
  4. 读取和发送寄存器的控制

4.4 硬件SPI代码实现

  其代码实现如下：可以看到代码是非常简短的，相比于IIC通信而言，而且其通信的速率也是非常快的；

#include "bsp_spi.h"
/*初始化*/
void spi_init(ECSPI_Type *base)
{
    base->CONREG = 0;/*清零*/
    base->CONREG |= (1<<0)|(1<<3)|(1<<4)|(7<<20);/*设置4个位*/
    base->CONFIGREG = 0;/*清零*/
    base->PERIODREG = 0x2000;
    /*设置SPI的时钟*/
    base->CONREG &= ~((0xf<<12)|(0xf << 8));
    base->CONREG |= (9<<12);/*一级10分频：get ：6Mhz*/

}
/*SPI Sent And Receive Function*/
unsigned  char spich0_read_write_byte(ECSPI_Type *base,unsigned char txdata)
{
    uint32_t spirxdata = 0;
    uint32_t spitxdata = txdata;
    /*选择通道0，base*/
    base->CONREG &= ~(3<<18);
    base->CONREG |= (0<<18);
    /*数据发送*/
    while((base->STATREG & (1<<0))==0);
    base->TXDATA=spitxdata;
    /*数据接收*/
    while((base->STATREG & (1<<3))== 0);
    spirxdata = base->RXDATA;
    return spirxdata;
}

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【Python】使用PyTorch训练一个手写数字识别模型（MNIST）

文章目录 1. 准备工作2. 训练网络3. 测试网络4. 训练和测试循环5. 模型保存6. 最终完整代码7. 结果截图使用PyTorch训练一个手写数字识别模型（MNIST） 在这篇博客中，使用了PyTorch构建一个简单的神经网络来识别手写数字。将使用MNIST数据集，这是一个经典的机器学习基准数据集…
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电子学会C/C++编程等级考试2024年03月（一级）真题解析

电子学会C/C++编程等级考试2024年03月（一级）真题解析

C/C++编程（1~8级）全部真题・点这里 第1题：倒序输出 依次输入4个整数a、b、c、d,将他们倒序输出，即依次输出d、c、b、a这4个数。 时间限制：1000 内存限制：65536 输入 一行4个整数a、b、c、d，以空格分隔。 0 < a,b,c,d < 108 输出 一行4个整数d、c、b、a，整数之间以…
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白话机器学习5：卷积神经网络(CNN)原理

白话机器学习5：卷积神经网络(CNN)原理

1.神经元 激活函数f(z)的种类&#xff1a; 2.卷积方法种类 https://mp.weixin.qq.com/s/FXzTbMG64jr93Re31Db2EA 标准卷积&#xff08;Standard Convolution&#xff09;: 特点&#xff1a;每个卷积核在输入数据的整个深度上滑动&#xff0c;计算输出特征图的一个元素。应用场…
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SQL_hive的连续开窗函数

SQL_hive的连续开窗函数

SQL三种排序&#xff08;开窗&#xff09;第几名/前几名/topN 1三种排序&#xff08;开窗&#xff09;第几名/前几名/topN思路 4种排序开窗函数 1三种排序&#xff08;开窗&#xff09;第几名/前几名/topN 求每个学生成绩第二高的科目-排序思路 t2表&#xff1a;对每个学生 的…
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python数据分析——seaborn绘图1

python数据分析——seaborn绘图1

参考资料&#xff1a;活用pandas库 matplotlib库是python的和兴绘图工具&#xff0c;而seaborn基于matplotlib创建&#xff0c;它为绘制统计图提供了更高级的接口&#xff0c;使得只用少量代码就能生成更美观、更复杂的可视化效果。 seaborn库和pandas以及其他pydata库&#xf…
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防火请技术基础篇：令牌桶机制的剖析与应用

防火请技术基础篇：令牌桶机制的剖析与应用

防火墙中的令牌桶机制&#xff1a;深度剖析与应用 在现代网络通信中&#xff0c;防火墙技术发挥着至关重要的作用&#xff0c;它不仅能够实现网络安全防御&#xff0c;还能通过诸如令牌桶算法等机制来有效管理网络流量&#xff0c;保证网络服务的质量。本文将全面深入地探讨防…
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Vue从入门到实战Day05

Vue从入门到实战Day05

一、自定义指令 自定义指令&#xff1a;自己定义的指令&#xff0c;可以封装一些dom操作&#xff0c;扩展额外功能 需求&#xff1a;当页面加载时&#xff0c;让元素将获得焦点 (autofocus在safari浏览器有兼容性) 操作dom&#xff1a;dom元素.focus() mounted() {this.$ref…
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深度剖析深度神经网络（DNN）：原理、实现与应用

深度剖析深度神经网络（DNN）：原理、实现与应用

目录 引言 一、DNN基本原理 二、DNN核心算法原理 三、DNN具体操作步骤 四、代码演示 引言 在人工智能和机器学习的浪潮中&#xff0c;深度神经网络&#xff08;Deep Neural Network&#xff0c;简称DNN&#xff09;已经成为了一种非常重要的工具。DNN模仿人脑神经网络的结…
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SqlServer2016安装

SqlServer2016安装

1、下载 下载地址&#xff1a; https://www.microsoft.com/en-us/server-cloud/products/sql-server-2016/ 或者 MSDN, 我告诉你 - 做一个安静的工具站 开发版下载地址&#xff1a;https://myprodscussu1.app.vssubscriptions.visualstudio.com/downloads KB2919442下载地址…
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