第十八章 SPI编程(有误)

18.1 SPI接口简介

​ SPI（Serial Peripheral Interface）接口是全双工的同步串行通讯总线，支持通过多个不同的片选信号来连接多个外设。SPI接口通常由四根线组成，分别是提供时钟的SCLK，提供数据输出的MOSI，提供数据输入的MISO和提供片选信号的CS。同一时刻只能有一个SPI设备处于工作状态。为了适配不同的外设 ，SPI支持通过寄存器来配置片选信号和时钟信号的极性和相位。（imx6ull支持ecspi，即增强配置型spi，这里为了与其他兼容，统一用spi来称呼）。

18.1.1 SPI硬件连接

​ SPI支持slave和master两种模式，作为APU来说，多数情况下是作为master来使用的。在master模式下，通过不同的片选引脚ssn来连接多个不同的设备。下图为MASTER模式下的SPI单线通讯模式框图，只对设备进行写操作。

18.1.2 SPI通讯数据格式

​ 在master模式下，ss、sclk和mosi作为信号输出接口，MISO作为信号输入接口。通过SS片选信号使能外部SPI设备，SCLK同步数据传输。MOSI和MISO信号在SCLK上升沿变化，在下降沿锁存数据。SPI的具体通讯格式如下图所示（默认高位在前，低位在后），输出数据为0xD2，输入数据为0x66。

​ SPI支持不同的SPI时钟和CS片选相位和极性设置，通过设置POL和PHA值的不同来设置相对相位和极性。POL:表示SPICLK的初始电平，0为电平，1为高电平 ；CHA:表示相位，即第一个还是第二个时钟沿采样数据，0为第一个时钟沿，1为第二个时钟沿。具体如下表所示：

POL	PHA	模式	含义
0	0	0	初始电平为低电平，在第一个时钟沿采样数据
0	1	1	初始电平为低电平，在第二个时钟沿采样数据
1	0	2	初始电平为高电平，在第一个时钟沿采样数据
1	1	3	初始电平为高电平，在第二个时钟沿采样数据

​ 实际时钟和相位关系如下图所示，我们常用的是模式0和模式3，因为它们都是在上升沿采样数据，不用去在乎时钟的初始电平是什么，只要在上升沿采集数据就行。极性选什么？格式选什么？通常去参考外接的模块的芯片手册。

​

18.2 IMX6ULL的SPI控制器操作与寄存器介绍

18.2.1 SPI控制器介绍

IMX6ULL的SPI控制器ECSPI(Enhanced Configurable Serial Peripheral Interface) 为全双工同步四线串行通讯模块，有4路独立的控制器。主要特性如下：

• 全双工同步串行接口
• 可配置为MASTER或SLAVE模式
• 支持多达四个片选信号来连接不同的外设
• 传输数据长度不限
• 包含一个64X32的接收FIFO和64X32的发送FIFO
• 片选信号和时钟信号的极性及相位可配置
• 支持DMA（Direct Memory Acess）
• 最大运行频率依赖于参考时钟频率

SPI控制器内部包含位移寄存器、接收和发送FIFO、控制寄存器等相关寄存器。SPI控制器时钟来源于外部，有低频和参考时钟源两个来源。通过时钟发生器提供给状态机进行SPI控制器的状态控制，控制器内部框图如下图所示。

18.2.2 SPI控制器初始化流程

SPI控制器在使用时，需要首先进行初始化。具体的初始化流程如下：

1. 清除CONFREG寄存器的EN位来复位模块
2. 使能SPI时钟，具体在CCM模块中进行设置
3. 配置控制寄存器，并使能ECSPI_CONFREG寄存器的EN位来让模块工作
4. 配置SPI引脚，具体在IOMUX中设置
5. 根据外部SPI设备规格信息来配置SPI寄存器

在MASTER模式下，对SPI的操作可以参考下图所示的流程进行设置

18.2.3 SPI控制器寄存器介绍

IMX6ULL有4路SPI控制器，掌握其中一路SPI控制器即可。其他几路SPI控制器都类似，只需要修改寄存器基址和IO复用管脚即可。这里以SPI3为例进行说明,SPI3的相关寄存器地址如下图所示，其中红框内的寄存器为我们本次实验使用到的寄存器。

此次实验用到的寄存器具体功能如下：

18.2.3.1 ECSPIx_RXDATA

该寄存器用于保存数据传输中从外部设备接收到的外部数据，是只读寄存器。该寄存器与接收数据FIFO的顶端数据相同，只允许四个字节的读操作。当模块被禁止的时候，读取到的是0。

18.2.3.2 ECSPIX_TXDATA

该寄存器用于保存数据传输中发送给外部设备的数据，是只写寄存器。该寄存器与发送数据FIFO有关，只允许四个字节的写操作。当模块被禁止的时候，写入的数据将被忽略。

18.2.3.3 ECSPIX_CONREG

该寄存器用于设置SPI控制器的操作模式，包括时钟频率，相关控制方式和数据传输长度等。

18.2.3.4 ECSPIX_CONFIGREG

该寄存器用于配置每个不同SPI片选通道的控制方式，包括SPI时钟和片选信号的模式相位和极性等。

18.2.3.5 ECSPIX_STATREG

该寄存器只有低8位有效，用于指示SPI控制器的操作状态，包括发送和接收FIFO的状态等信息。如果模块被禁止的话，读取到的值为0x00000003。

18.2.3.6 ECSPIX_TESTREG

该寄存器提供了一个测试方式，通过软件在SPI控制器内部将接收和发送区域连接起来。通过该寄存器，将接收和发送连接起来了，可以用于测试。不会影响到设备的输出，同时外部的输入将会被忽略。

18.2.4 SPI控制器介绍

为了使用SPI控制器，我们需要初始化对应的IO引脚为spi3引脚。PAD的功能设置框图如下图所示，需要设置引脚工作模式、引脚上下拉和工作速度等。

18.2.4.1 初始化SPI3引脚

初始化引脚为SPI3，涉及到的引脚模式配置的寄存器如下图所示。

这四组引脚涉及到的具体寄存器如下

1. IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART2_TX_DATA

该寄存器用于设置SPI3的SS0片选引脚，由于需要设置为SPI3_SS0模式（如果要求CS片选有效和时钟有效间隔较大，可以将该引脚设置为普通GPIO来进行拉高拉低操作来代替默认片选功能，此时应将该引脚设置成GPIO模式）。

2. IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART2_RX_DATA

该寄存器用于设置SPI3的SCLK引脚，需要设置为SPI3_SCLK模式。

3. IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART2_CTS_B

该寄存器用于设置SPI3的MOSI引脚，需要设置为SPI3_MOSI模式。

4. IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART2_RTS_B

该寄存器用于设置SPI3的MISO引脚，需要设置为SPI3_MISO模式。

初始化引脚为SPI3之后，需要设置引脚的上下拉和工作速度等，涉及到的SW_CTL_PAD下图所示。

18.2.4.2 初始化SPI3工作速率

这四组引脚涉及到的具体寄存器如下

1. IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART2_TX_DATA

该寄存器用于设置引脚UART2_TX_DATA上下拉、速度和驱动能力等，具体如下图所示。

2. IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART2_RX_DATA

该寄存器用于设置引脚UART2_RX_DATA上下拉、速度等，具体如下图所示。

3. IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART2_CTS_B

该寄存器用于设置引脚UART2_CTS_B上下拉、速度等，具体如下图所示。

4. IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART2_RTS_B

该寄存器用于设置引脚UART2_RTS_B上下拉、速度等，具体如下图所示。

18.3 ICM-20608-G操作方法

18.3.1 ICM-20608-G介绍

ICM-20608-G采用LGA16 封装（大小为330.75m），6轴姿态传感器，包括3轴加速度和3轴角速度，具有如下特性：

• 支持数字输出X、Y和Z轴角速度传感器（陀螺仪），具有±250、±500、±1000和±2000 ▫/秒的用户可编程量程，内部集成16位ADC
• 数字输出X、Y和Z轴加速度位±2g、±4g、±8g和±16g的用户可编程满量程，内部集成16位ADC
• 512字节的FIFO缓冲器，允许应用处理器来读取突然的数据
• 数字输出温度传感器
• 支持用户可编程的角速度、加速度和温度传感器滤波设置
• 支持400kHz的快速模式I2C，或者8MHz的SPI串行接口
• 支持self-test
• 支持动作唤醒和低功耗操作

ICM-20608-G内部框图如下所示：

18.3.2 ICM-20608-G操作方法

ICM-20608-G支持SPI和I2C去操作，这里选择SPI接口进行控制。具体连接方式如下图所示，通过SPI接口连接到imx6ull上，使用imx6ull的spi3接口去读写ICM-206068-G设备。

18.3.3 ICM-20608-G相关寄存器

ICM-20608-G内部有多个寄存器，可以通过spi接口来选择不同寄存器地址来实现读取设备ID、温度、加速度和加速度等多个信息，也可以通过SPI接口来设置ICM-20608-G的相关工作方式。相关寄存器地址具体如下图所示，其中红框里的是此次实验涉及到的寄存器。

相关寄存器的含义具体如下：

1. Sample rate divider

该寄存器用于设置采样频率，该值用于产生采样频率来控制传感器数据输出和FIFO采样率。

2. Configuration

该寄存器用于设置设备的工作模式，包括FIFO、加速度、温度和加速度输出等。

3. Gyroscope configuration

该寄存器用于配置加速度传感器，包括量程选择、是否自测等信息

4. Accelerometer configuration

该寄存器用于配置加速度传感器，包括量程选择、是否自测等。

5. Accelerometer configuration2

该寄存器也同时用于配置加速度传感器，包括采样速度等

6. Low power mode configuration

该寄存器用于设置ICM-20608-G是否处于低功耗模式以及唤醒频率

7. Fifo enable

该寄存器用于设置数据存储FIFO是否进行使用，为1表示使用，为0表示禁止FIFO。

8. Power management1

该寄存器用于设置ICM-20608-G时钟来源、电源模式、以及是否清楚全部寄存器到默认状态等

9. Power management2

该寄存器用于设置是否使能相关传感器、包括加速度和角速度传感器

10. Who am i

该寄存器存储设备ID，ICM-20608-G的默认值为0xAF。

11. Accelerometer measurements

该寄存器存储角速度的测量结果，一共6个地址，每两个地址为一组X/Y/Z轴角速度的高低字节，具体内容如下图所示。

12. Temperature measurements

该寄存器用于存储温度测量结果，由高低两个字节构成。

13. Gyroscope measurement

该寄存器存储加速度的测量结果，一共6个地址，每两个地址为一组X/Y/Z轴加速度的高低字节，具体内容如下图所示。

18.4 SPI控制器编程

板卡通过spi3接口连接到ICM-20608-G，因此这里针对spi3进行相关编程说明，其他的spi接口可通过修改寄存器地址和初始化相关引脚来实现。

在这里，我们首先进行SPI控制器的编程。要想实现SP控制器的顺利使用，我们首先需要将对应的SPI控制器引脚初始化为SPI功能引脚，然后设置SPI控制器。SPI控制器的设置包括时钟的配置、传输数据长度、工作模式和电平极性等。SPI控制的具体部分的设置可以参考以下几个部分。

18.4.1 SPI控制器引脚设置

我们使用的是SPI3控制器，连接到ICM-20608-G的引脚如下图红框处所示。

18.4.1.1 设置引脚的工作模式

我们首先设置引脚的工作模式，然后设置引脚上下拉和驱动能力等

1. 设置SPI3的SS0片选引脚，针对ICM-20608-G，我们将该引脚设置成GPIO,通过拉高拉低来进行片选操作。因此需要将IOMUX_SW_MUX_CTL_PAD_UART2_TX_DATA设置为ALT5模式，作为GPIO进行使用。SPI3的SS0引脚对应的GPIO为GPIO1_20，具体地址如下所示。

2. 设置SPI3的SCLK引脚，需要将IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART2_RX_DATA设置为ALT8模式。

3. 设置SPI3的MOSI引脚，需要将IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART2_CTS_B设置为ALT8模式。

4. 设置SPI3的MISO引脚，需要将IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART2_RTS_B设置为ALT8模式。

接下来通过寄存器SW_PAD_CTL_PAD来设置引脚上下拉和驱动能力等，我们使用默认值，不进行处理。

18.4.1.2 引脚初始化代码

SPI3引脚初始化代码如下所示，将CS片选引脚设置成ALT5模式，其他设置成ALT8模式。

这部分的代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程(001_spi_init/spi.c)**中第87行~第96行。

        //引脚初始化

        iomuxc_sw_set(UART2_TX_BASE,5);//设置为GPIO作为片选来进行使用。GPIO1_IO20

        GPIO1_GDIR = (volatile unsigned int *)(0x209C000 + 0x4);

        GPIO1_DR = (volatile unsigned int *)(0x209C000);

        *GPIO1_GDIR |= (1<<20);//设置为输出

        *GPIO1_DR |= (1<<20);    

        iomuxc_sw_set(UART2_RX_BASE,8);

        iomuxc_sw_set(UART2_RTS_BASE,8);

        iomuxc_sw_set(UART2_CTS_BASE,8);

18.4.2 SPI控制器时钟设置

我们需要设置SPI控制器时钟来源并进行使能，然后通过CONREG寄存器设置实际提供给SPI控制器的时钟频率。

SPI控制器的时钟来源如下图所示，起始于PLL3，经过分频之后提供给SPI控制器进行使用。PLL3频率为480MHz，经过8分频之后提供60MHz的时钟给SPI控制器进行使用。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Efx5UoJu-1642060457332)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/SPI_program_bare_metal_image-20220107164924325.png)]

18.4.2.1 设置SPI时钟

1. 选择SPI控制器的时钟来源并进行使能

具体对应的寄存器为CCM_CSCDR2和CCM_CCGR1。CCM_CSCDR2涉及到SPI控制器的相关设置如下图所示，我们选择默认值。时钟来源于PLL3，分频倍数为1，因此提供给SPI控制器的时钟即为60MHz。

2. 使能SPI控制器时钟

在选择时钟来源之后，我们需要使能SPI控制器时钟，对应的寄存器CCM_CCGR1相关设置位如下图红框所示。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qKQYl1GZ-1642060457332)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/SPI_program_bare_metal_image-20220107164946111.png)]

CG的设置参考值如下图所示，我们将bit5:4的值设置为2’b11,在所有模式下SPI控制器时钟都进行使能(除STOP模式之外)。因为所有的外设时钟都在文件《imximage.cfg.cfgtmp》进行了初始化，所有我们不需要进行设置，。

3. 设置SPI工作时钟

为了与外部设备时钟相匹配，我们将实际的SPI时钟SCLK设置为4MHz。涉及到的寄存器为步骤1的CONREG寄存器Bit15:12和Bit11:8，计算公式如下所示：

根据上述公式，为了将SPI控制器频率设置为4MHz，我们需要将bit15:11设置为14即可，计算结果如下

因此，我们需要在原先CONREG寄存器值的基础上，设置bit115:11为14，即将CONREG寄存器值或上14<<11。

18.4.2.2 SPI时钟设置相关代码

SPI时钟设置相关代码如下所示，这部分的代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程(001_spi_init/spi.c)**第71行~第85行。

​

  /*设置时钟相关的*/

       /* 

        从RM手册chapter18中，我们得知时钟来源为PLL3

        1、pll3_sw_clk_sel为0，则选择pll3；为1则选择ccm_pll3_bys，时钟  默认选择pll3 。输出pll3_sw_clk给spi进行使用 输出给spi的时钟为480M/8=60Mhz

75      2、我们需要使能spi的时钟进行使用，通过CCM_CCGR1的bit5:2来进行设置 这部分在制作.imx文件的时候初始化，可以不处理

        3、计算时钟频率 CONREG寄存器

           bit15:12 div_1 

           bit11:8      div_2

        最终提供给spip的时钟为

        60M/(div+1)*(2^div_2))

        假设我们要使用的时钟是4M

        则我们设置bit15:12 = 15即可 60M/4 = 15Mhz 

        */

        uc_num->CONREG &= ~(0xf<<12|0xf<<8);//清除原先的时钟频率设置

        uc_num->CONREG |= (14<<12); //设置clk = 60/(14+1) = 4M

18.4.3 SPI控制器控制和配置设置

在这里，我们将SPI控制器作为master来连接外部设备，按照如下流程来对SPI控制器编程进行初始化，具体相关设置如下所示

18.4.3.1 步骤1、配置CONREG寄存器

CONREG寄存器相关设置如下图所示：

具体值的含义如下：

• Bit31:20：表示一次SPI传输的数据长度，一次传输的最大大小为2^12 位。我们一次传输一个字节，因此将该值设置为7
• Bit19:18：表示SPI通道选择位，值为0_{3分别对应通道0}3。我们选择通道0，将该值设置为0。
• Bit17:16：表示SPI_RDY#信号控制。该信号默认不进行使用，因此我们不进行处理。
• Bit15:12和Bit11:8：用于设置SPI时钟频率，稍后在SPI控制器时钟设置小节进行描述。
• Bit7:4：设置通道工作模式，分别对应四个通道。每个通道对应位位0表示slave模式。为1表示master模式。我们将通道0设置为master模式
• Bit3：开始传输控制。该值为0时，表示需要通过控制SPI交换位XCH来控制数据传输，当XCH为1则开始传输。该值为1时，当数据开始写入TXFIFO的时候，立即开始传输。我们将该值设置为1，写入TXFIFO之后立即开始传输
• Bit2：SPI交换位XCH，这里不进行使用。
• Bit1：硬件触发使能位。这里不进行使用
• Bit0：SPI模块使能位，该值位1表示使能SPI控制器。该值必须在写入除CONREG之外的寄存器或开始传输前使能。

根据以上描述，我们需要先将寄存器CONREG值清零，然后设置该寄存器，设置为master模式，每次传输为一个字节，使能立即传输并使能模块，具体对应的值为：

（7<<20）|（1<<4）|（1<<3）|（1<<0）

18.4.3.2 步骤2、配置CONFIGREG寄存器

CONFIGREG寄存器相关设置如下图所示：

具体值的含义如下：

• Bit28:24：设置HT模式下的数据长度，这里不进行使用。
• Bit23:20：设置通道SCLK空闲时的电平状态，默认空闲时为低电平，这里使用默认值。
• Bit19:16：设置通道数据线空闲时的电平状态，默认空闲时为高电平，这里使用默认值。
• Bit15:12：设置SS片选信号极性设置，默认为低电平有效，这里使用默认值。
• Bit11:8：通道SS片选信号， 当SMC为1的时候此位无效。
• Bit7:4：通道SCLK时钟初始电平，为0表示高电平有效，这里使用默认值。
• Bit3:0：通道SCLK时钟极性选择，为0表示第一个时钟沿采集数据，为1表示第二个时钟沿采集数据。默认第一个时钟沿采集数据，这里使用默认值。

根据以上描述，我们将CONFIGREG寄存器值设置为0。

18.4.3 步骤3、配置SPI引脚

具体在IOMUX中设置(引脚已在上一小节初始化，这里不再赘述)。

SPI初始化相关代码如下所示，，这部分的代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程(001_spi_init/spi.c)**第40行~第70行。

/*

           1、清除CONREG寄存器的EN位 来复位模块

           2、在ccm中使能spi时钟

           3、配置control register，然后设置CONREG的EN位来使spi模块退出复位

           4、配置spi对应的IOMUX引脚

           5、根据外部spi设备规格来合适的配置spi寄存器

           

        */

           printf("spi 初始化开始\n\r") ; 

 

       /**/

        uc_num->CONREG = 0;// clear all bits

        /*

           bit0:使能SPI

           bit3:写入TXDATA之后，立即发送

           bit4:设置通道0为master mode

           bit31:20 设置burst length ，7表示为8bits，一个字节

        */

        uc_num->CONREG |= (7<<20)|(1<<4)|(1<<3)|(1<<0);

        /*   CONFIGREG采用默认设置

           *

           *bit0               PHA=0

           *bit7:4      sclk高电平有效

           *bit11:8     通道片选信号，当SMC =1的时候，无效（当前处于SMC=1模式）

           *bit15:12    POL=0

           *bit19:16    数据线空闲为高电平

           *bit23:20    sclk空闲为低电平

          *bit28:24    设置消息长度 ，该产品不进行使用

           *

        */

       uc_num->CONFIGREG = 0;//   

 

18.4.4 SPI控制器TESTREG寄存器设置

TESTREG寄存器存储提供了在控制器内部将接收和发送连接起来的方式，可以用于查看接收和发送FIFO的内容。

TESTREG寄存器具体设置如下图所示，其中最高位为1表示进入测试模式，即接收和发送区域内部连接成回环模式。Bit14:8表示接收FIFO的深度，Bit6:0表示发送FIFO的深度。

可以通过将bit32设置为1，然后进行数据发送并统计发送的数量，之后读取接收fifo的内容和数量进行对比，从而测试SPI控制器是否正常。

18.4.5 SPI控制器TXDATA和RXDATA寄存器

这两个寄存器分别用于发送和接收数据，可以通过将值写入TXDATA来发送，通过读取RXDATA来获取设备值。

发送和接收的代码如下所示，这部分的代码在程序文件《spi.c》中spi_writeread函数。

while(!(spi_num->STATREG&(1<<0)));//如果FIFO时空的话，则填充数据以开始下一次发送

 spi_num->TXDATA = uc_txdata;

 

 while(!(spi_num->STATREG&(1<<3)));//等待接收数据完成，当为1的时候表示有接收数据存在，可以进行读取

return spi_num->RXDATA;

18.5 ICM-20608-G编程

通过SPI接口连接ICM-20608-G，ICM-20608-G的操作要求如下：

• 数据传输首先传输MSB位，最后传输LSB位

• 数据在sclk上升沿被锁存

• 数据应当在sclk的下降沿被传输

• 最大支持8MHz的时钟频率

• 数据读写操作在16个或者更多的时钟周期内完成。第一字节位寄存器地址，接下来的字节为相关数据。

• 支持单字节或者多字节读写操作

在SPI控制器初始化完成之后，我们可以对ICM-20608-G进行使用设置。ICM-20608-G内部包含有多个寄存器，我们可以通过SPI对不同的地址进行操作读写操作来实现。

ICM-20608-G的SPI传输的地址和数据格式如下图所示，可以看到地址最高位MSB表示读写操作，为1表示独操作，为0表示写操作。

为了使用ICM-20608-G，我们需要进行初始化。首先需要使传感器退出复位模式（设备在刚上电的时候，处于复位模式）。之后，我们需要设置传感器的采样率、加速度和角速度传感器的量程、加速度和角速度的相关滤波器以及是否使用低功耗模式。当我们设置完成之后，我们使能传感器。之后，就可以读取相关传感器数据了。具体的ICM-20608-G操作过程如以下几部分所述。

18.5.1 ICM-20608-G配置初始化

18.5.1.1采样率设置寄存器

该寄存器地址为0x19，用于设置采样率。AMPLE_RATE = INTERNAL_SAMPLE_RATE / (1 + SMPLRT_DIV) Where INTERNAL_SAMPLE_RATE = 1kHz。具体如下图所示，我们选择采用了为1K，因此该寄存器值设定为0.

18.5.1.2 配置寄存器

该寄存器地址为0x1A，可以设置FIFO的模式、外部FSYNC引脚功能以及DLPF配置，具体如下图所示。我们将低通滤波器设定为250Hz，其余采用默认,因此该寄存器值为0x00。

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低通滤波器DLPF_CFG的设定值范围如下所示，我们选择20Hz。

18.5.1.3 角速度传感器设置

该寄存器地址为0x1B，可以设置角速度传感器自测和量程范围以及低通滤波器的范围，具体如下图所示。我们选择量程范围为±250dps，其余使用默认值，因此该寄存器值设定为0x00。

18.5.1.4 加速度传感器设置

该寄存器地址为0x1C，可以设置加速度传感器自测和量程范围以及低通滤波器的范围，具体如下图所示。我们选择量程范围为±2g，其余使用默认值，因此该寄存器值设定为0x00。

18.5.1.5 加速度传感器设置2

该寄存器地址为0x1D，可以设置加速度传感器采样和低通滤波器的范围，具体如下图所示。我们选择低通滤波器为218.1Hz，其余使用默认值，因此该寄存器值设定为0x00。

18.5.1.6 低功耗模式设置

该寄存器地址为0x1E，可以设置低功耗模式和低功耗模式下唤醒频率等，具体如下图所示。我们不需要低功耗模模式，因此将该寄存器设置为0，关闭低功耗模式。

18.5.1.7 FIFO使能设置，

该寄存器地址为0x23，用于使能传感器的FIFO，具体如下图所示。由于我们不需要FIFO，因此我们将该寄存器值设定为0，关闭所有FIFO。

18.5.1.8 电源管理设置1

该寄存器地址为0x6B，可以控制设备复位、传感器休眠等，具体如下图所示。在最开始的时候，为了安全，在初始化ICM-20608-G的时候，我们首先将该寄存器设置为0x80来复位整个芯片（在复位完成之后，该值自动清零）。等复位完成之后 ，我们将该值设置为0x01，表示禁止传感器休眠，使能温度传感器并自动选择合适的时钟源。

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18.5.1.9 电源管理设置2

该寄存器地址为0x6C，可以设置传感器使能等，具体如下图所示。我们使用所有的传感器，因此将该值设置为0x00。

ICM20608-G相关初始化代码如下所示，这部分的代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程(003_spi_read_icm20608_id)和裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编/004_read_sensor_data）**程序文件《icm20608g.c》的icm20608g_init函数中。

​

icm20608_write_addr(ICM20608G_PWR_MGMT_1,0x80);//设备复位

       icm20608g_write_addr(ICM20608G_PWR_MGMT_1,0x01);//设备退出复位

       icm20608g_write_addr(ICM20608G_SMPLRT_DIV,0x00);//采样率默认1K

       icm20608g_write_addr(ICM20608G_CONFIG, 0x00);//禁止FIFO

       icm20608g_write_addr(ICM20608G_GYRO_CONFIG,0x00);//使用默认量程和低通滤波器

       icm20608g_write_addr(ICM20608G_ACC_CONFIG,0x00);//使用默认量程

       icm20608g_write_addr(ICM20608G_ACC_CONFIG2,0x00);//使用默认低通滤波器

       icm20608g_write_addr(ICM20608G_LP_MODE_CFG,0x00);//关闭低功耗模式

       icm20608g_write_addr(ICM20608G_FIFO_EN,0x00);//禁止传感器FIFO

       icm20608g_write_addr(ICM20608G_PWR_MGMT_2,0x00);//使能传感器

18.5.2读取ICM-20608-G的设备ID

设备ID，该寄存器地址为0x75，可以读取WHO_AM_I信息。WHO_AM_I是一个8位设备ID，该值默认为0xAF，具体如下图所示。

读取设备ID相关的代码如下所示，这部分的代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/003_spi_read_icm20608_id)和裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/004_read_sensor_data)**程序文件《icm20608g.c》的icm20608g_init函数第62行~第69行。

  //读取设备id并对比，如果不等于0xaf，则退出初始化

        uc_dev_id = icm20608g_read_addr(ICM20608G_WHO_AM_I);

        printf("read icm20608g id is 0x%x\n\r",uc_dev_id);

        if(uc_dev_id!=0xAF)

        {
           printf("read id fail\n\r");
           return -1;
        }

18.5.3 读取ICM-20608-G的温度信息

温度传感器数据，该值分为高低两个字节，分别对应寄存器地址0x41和0x42。对应计算公司为Temp_degC = (Temp_out-RoomTemp_Offset)/Temp_sensitivity)+25degC。具体如下图所示

读取温度相关的代码如下所示，这部分的代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/004_read_sensor_data/icm20608g.c)**的icm20608g_read_temp函数。

        icm20608g_read_len(0x41,uc_buf,2);
        icm20608g_get.temp_adc = (signed short)((uc_buf[0]<<8)|uc_buf[1]);
 

18.5.4 读取ICM-20608-G的加速度信息

ICM-20608-G支持加速度测量，对应地址为从寄存器地址59到64。其中59和60地址对应X轴加速度高低字节，61和62地址对应Y轴加速度高低字节，63和64地址对应Z轴高低字节。高低字节拼接之后进行处理即可。具体如下图所示

读取加速度相关的代码如下所示，这部分的代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/004_read_sensor_data/icm20608g.c)**的icm20608g_read_acc函数。

        icm20608g_read_len(0x3b,uc_buf,6);

       icm20608g_get.acc_x_adc = (signed short)((uc_buf[0]<<8)|uc_buf[1]);

        icm20608g_get.acc_y_adc = (signed short)((uc_buf[2]<<8)|uc_buf[3]);

        icm20608g_get.acc_z_adc = (signed short)((uc_buf[4]<<8)|uc_buf[5]);

18.5.5 读取ICM-20608-G的角速度信息

ICM-20608-G支持角速度测量，对应地址为从寄存器地址67到72。其中67和68地址对应X轴角速度高低字节，69和70地址对应Y轴角速度高低字节，71和72地址对应Z轴角速度高低字节。高低字节拼接之后进行处理即可。具体如下图所示

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JiU6T5Ft-1642060457339)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/SPI_program_bare_metal_image-20220107170545413.png)]

读取角速度相关的代码如下所示，这部分的代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/004_read_sensor_data/icm20608g.c)**的icm20608g_read_gyro函数。

        icm20608g_read_len(0x43,uc_buf,6);

        icm20608g_get.gyro_x_adc = (signed short)((uc_buf[0]<<8)|uc_buf[1]);

        icm20608g_get.gyro_y_adc = (signed short)((uc_buf[2]<<8)|uc_buf[3]);

        icm20608g_get.gyro_z_adc = (signed short)((uc_buf[4]<<8)|uc_buf[5]);

18.6 上机实验

18.6.1 SPI控制器初始化测试（无示波器可不进行观察试验）

执行函数spi_init(ESCPI3_BASE);即可初始化SPI控制器，通过spi_writeread（0x54）执行向外数据的输出，可以通过测试控制器的输出时钟SCLK来测试控制器是否初始化成功。

这部分的试验代码在裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/001_spi_init/main.c)，具体代码如下所示：

 int main()

 { 

  unsigned char uc_cnt;

  spi_init(ESCPI3_BASE);

  return 0;

 }

18.6.1.1 参考章节《4-1.4编译程序》编译程序

进入**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/001_spi_init)**源码目录进行编译。

18.6.1.2 参考章节《3-1.4映像文件烧写、运行》烧写、运行程序

实验结果如图所示：

18.6.2 SPI控制器回环测试

该实验主要用于测试SPI控制器本身功能，通过将收发连接到一块来进行测试。

首先实现该函数在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/002_spi_loopback/spi.c)中spi_test_rw函数，然后在裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/002_spi_loopback/main.c)**中进行调用.

首先设置SPI控制器进入回环模式，然后开始写入数据.每次写入之后就读出数据，循环20次。读写完成之后将写入和读出的数据进行比较，如果一致则表示回环模式测试成功。在最后成功完成测试的时候需要退出循环模式。

spi_test_rw函数代码在**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/002_spi_loopback/spi.c)**中，具体如下所示：

//设置进入loop模式，进行测试

        spi_num->TESTREG = (1<<31);

        printf("spi进入回环测试模式\n\r");     

        //造数

        for(uc_cnt=0;uc_cnt<20;uc_cnt++)

        {

           uc_buf_write[uc_cnt] = 0x20+uc_cnt;

        }

        //进行读写测试

        for(uc_cnt=0;uc_cnt<20;uc_cnt++)

        {

           printf("write_cnt %d\t",uc_cnt);   

           spi_writeread(spi_num,uc_buf_write[uc_cnt]);

           printf("write %d\t",uc_buf_write[uc_cnt]);   

           uc_buf_read[uc_cnt]=spi_writeread(ESCPI3_BASE,0xff);  

           printf("read %d\n\r",uc_buf_read[uc_cnt]);  

        }

        //进行数据对比

        for(uc_cnt=0;uc_cnt<20;uc_cnt++)

        {

           if(uc_buf_read[uc_cnt]!=uc_buf_write[uc_cnt])

           {/*表示回环测试失败，存在问题*/

               printf("！！！spi回环测试失败\n\r");            

               return -1;

          }

        }

        printf("@@@spi回环测试成功\n\r");

        printf("spi退出回环测试模式\n\r");

           //exit loopback mode

        spi_num->TESTREG = 0;

之后在裸机Git仓库NoosProgramProject/18_SPI编程/002_spi_loopback/main.c)中调用spi_test_rw实现回环测试，调用代码如下所示：

18.6.2.1 参考章节《4-1.4编译程序》编译程序

进入 **裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/002_spi_loopback)**源码目录进行编译。

18.6.2. 参考章节《3-1.4映像文件烧写、运行》烧写、运行程序

测试结果记录如下，可以看到读取和写入的数据相同

18.6.3 读取ICM-20608-G的设备ID

该实验用于测试读取与ICM-20608-G的SPI通讯接口功能正常与否。如果能够正确的读取到设备ID，则表示SPI接口通讯正常。

在裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/003_spi_read_icm20608_id/main.c)中调用icm20608g_init实现ICM-20608-G的初始化和ID的读取，调用代码如下所示：

 int main()

 {       

        unsigned char uc_cnt;
        icm20608g_init();//初始化传感器ICM-20608-G  
        return 0;

 }

18.6.3.1 参考章节《4-1.4编译程序》编译程序

进入**裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/003_spi_read_icm20608_id/)**源码目录进行编译。

18.6.3.4 参考章节《3-1.4映像文件烧写、运行》烧写、运行程序

测试结果如下所示，可以看到读取到的ID是0xAF，与ICM-20608-G的ID一致。

18.6.4 读取ICM-20608-G的传感器信息

通过读取寄存器的值读取传感器信息，包括温度、三轴角速度和加速度值。

在裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/004_read_sensor_data/main.c)中调用icm20608g_read_acc、icm20608g_read_ac和icm20608g_read_temp函数来实现传感器数值读取，调用代码如下所示：

int main()

 {       

        unsigned char uc_cnt;

        icm20608g_init();//初始化传感器ICM-20608-G  

        for(uc_cnt=0;uc_cnt<1;uc_cnt++)

       {

           icm20608g_read_acc();

           icm20608g_read_gyro();

           icm20608g_read_temp();

        }


       return 0;

 }

18.6.4.1 参考章节《4-1.4编译程序》编译程序

进入 **裸机Git仓库 NoosProgramProject/18_SPI编程/004_read_sensor_data)**源码目录进行编译。

18.6.4.2 参考章节《3-1.4映像文件烧写、运行》烧写、运行程序

测试结果记录如下

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-RaiAJwpb-1642060457339)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/SPI_program_bare_metal_image-20220107170705702.png)]

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