S32K144SPI: 高速串列外設介面

一、SPI簡介

串列外設介面 (SPI) 是一種主從式通信協議，用於將多個設備連接到單個主處理器或主機設備，可以在短距離和高速環境下進行數據傳輸。它允許主設備控制多個從設備，每個從設備可以使用一個單獨的片選引腳和數據線，通過主設備的時鐘信號進行同步通信。SPI是一種半雙工協議，允許數據同時進行雙向傳輸，但主設備和從設備不會同時發送和接收數據。

二、S32K144SPI總覽

S32K144SPI是一種高速，多功能的SPI控制器，適用於汽車和工業應用。它支持多速率操作，同時提供DMA通道，支持多種 SPI 操作模式。S32K144SPI支持高速模式 (50MHz)，因此可以實現高速實時數據採集和控制。

三、S32K144SPI主要特點

1. 多速率操作

S32K144SPI支持多速率操作，可以在低速和高速模式下工作。低速模式最高速度為2.5MHz，高速模式最高速度為50MHz。這使得S32K144SPI可以應用於不同類型的應用，例如感測器數據採集、高速通信等。

2. DMA支持

為了提高性能和降低CPU處理開銷，S32K144SPI集成了 DMA 引擎。 DMA 可以將數據直接複製到內存中，而無需主處理器參與。這減少了主處理器為每個SPI命令執行信號驅動器的壓力，從而提高了系統性能。

3. SPI操作模式支持

S32K144SPI支持多種SPI操作模式：0、1、2、3和其他自定義模式。這些模式的選擇取決於從設備上的SPI介面，可以通過SPI控制器的寄存器進行配置。

4. 同時支持主模式和從模式

S32K144SPI可以同時在主模式和從模式下工作。在主模式下，S32K144SPI控制從設備的讀寫操作。在從模式下，S32K144SPI等待主機發送數據，然後將其寫入寄存器或讀取寄存器中的數據。

四、S32K144SPI編程示例

#include "S32K144.h"

void spi_init(void) {
    /* 設置 SPI 主時鐘時鐘分頻係數為 4 */
    SPI0_BR = SPI_BR_SPPR(0x01) | SPI_BR_SPR(0x08);

    /* 配置片選引腳選項 */
    SPI0_MCR |= SPI_MCR_PCSIS(0x001F);

    /* 設置 SPI 為從模式，使用 SPI 模式 0 */
    SPI0_MCR |= SPI_MCR_MSTR_MASK;
    SPI0_MCR &= ~(SPI_MCR_PCSIS_MASK | SPI_MCR_DCONF_MASK);
    SPI0_MCR |= SPI_MCR_FRZ_MASK | SPI_MCR_MTFE_MASK | SPI_MCR_ROOE_MASK;

    /* 啟用 DMA 傳輸 */
    SPI0_RSER |= SPI_RSER_TFFF_RE_MASK | SPI_RSER_TFFF_DIRS_MASK;
}

uint8_t spi_transfer(uint8_t data) {
    uint8_t rx_data = 0;
    
    /* 等待發送緩衝區為空 */
    while (!(SPI0_SR & SPI_SR_TFFF_MASK)) {}
    
    /* 發送數據 */
    SPI0_DHRT = data;

    /* 等待接收緩衝區不為空 */
    while (!(SPI0_SR & SPI_SR_RFDF_MASK)) {}

    /* 接收數據 */
    rx_data = SPI0_DHRR;

    return rx_data;
}

int main(void) {
    uint8_t data = 0xFF;
    uint8_t rx_data = 0;

    spi_init();
    
    /* 發送數據，從設備應該返回 0xFF */
    rx_data = spi_transfer(data);

    return 0;
}

五、S32K144SPI的應用場景

S32K144SPI主要適用於汽車和工業應用，例如汽車電子、工業自動化以及控制器區域網路 (CAN) 等。它可以用於控制線圈、感測器、驅動器以及其他外設，可擴展性較好。對於需要高速實時數據採集和控制的應用場景，S32K144SPI是一個理想的選擇。

除了汽車和工業應用，S32K144SPI還可以在消費電子產品中使用，例如智能手錶、智能家居、棋牌機和其他嵌入式系統中。