SPI应用笔记

1. 基本功能介绍

• 各芯片的SPI模块数量及主要参数：

SoC	SPI实例	主要参数
GR551x	SPIM、SPIS	SPIM最高主频32 MHz；FIFO深度8x4字节
GR5525	SPIM、SPIS	SPIM最高主频48 MHz；FIFO深度16x4字节
GR5526	SPIM、SPIS	SPIM最高主频48 MHz；FIFO深度16x4字节
GR533x	SPIM、SPIS	SPIM最高主频32 MHz；FIFO深度8x4字节

2. 应用笔记

• 使用SPI Master模块建议均采用软件片选模式。

• 当应用场景只需要SPI提供MOSI信号时，也可以考虑使用QSPI模块的SPI模式代替。

• SPI Master使用注意事项：

  • 接收数据时，如果数据量较大或SPI工作频率较高，CPU或DMA取数据速度跟不上SPI FIFO读入速度，会发生接收溢出现象，导致数据丢失。优化方法：

    • 优先采用DMA进行传输，DMA的传输带宽远大于CPU，可以有效降低接收溢出现象。

    • 当采用DMA接收数据时，如果还有溢出现象，在应用场景下运行时，可以配置4字节传输宽度，进一步提高SPI FIFO的利用率，改善传输带宽。

    • 在对宽度要求不高的场景下，还可以减少单次数据接收量来降低接收溢出概率。

    • 如果进行上述优化后依然存在接收溢出现象，请在软件层设计重读逻辑，当数据溢出发生时，丢弃上次读取数据，重新读取一次。

  • 若使用硬件控制CS片选信号，当发送数据时，如果数据量较大或SPI工作频率较高，CPU或DMA发送速度跟不上SPI FIFO的发送速度，会出现CS信号自动拉起的行为，导致后面的时序数据紊乱。

    • 优化方法为使用软件方法控制片选信号的拉低和拉高。

• SPI是强时序协议，当SPI通讯存在异常时，可尝试使用逻辑分析器抓取SPI信号，分析问题的可能性。

• SPI驱动提供了三种模式的访问接口：轮询模式、中断模式、DMA模式。各模式的经验性建议如下，按照建议，可有效降低接收溢出发生的概率，但概率依然存在。

  • GR551x和GR533x：

    • 轮询模式和中断模式使用条件：

      • 建议单次传输数据量小于4拍。

      • 建议在SPI工作频率不大于1 MHz的情况下使用。

      • 使用场景适用于低频率和小数据量。

    • DMA模式使用条件：

      • 单次传输小于4095拍的任意数据量。

      • SPI工作频率不大于32 MHz的情况下使用。

      • 如果发生接收溢出，减少单次数据传输量和应用层增加重读机制。

  • GR5525和GR5526：

    • 轮询模式和中断模式使用条件：

      • 建议单次传输数据量小于8拍。

      • 建议在SPI工作频率不大于8 MHz的情况下使用。

      • 使用场景适用于低频率和小数据量。

    • DMA模式使用条件：

      • 单次传输小于4095拍的任意数据量，但可通过LLP扩展传输数据上限。

      • SPI工作频率不大于48 MHz的情况下使用。

      • 如果发生接收溢出，减少单次数据传输量和应用层增加重读机制。