Периферия SPI в RP2350

В RP2350 есть два контроллера SPI, которые называются SPI0 и SPI1. Оба — периферия общего назначения, доступная для использования в приложениях. Эти контроллеры обеспечивают гибкие возможности последовательной связи для подключения внешних устройств, таких как датчики, дисплеи, SD-карты и другие периферийные устройства SPI.

Каждый модуль SPI поддерживает стандартную работу по SPI, включая режимы мастера и ведомого, полнодуплексные передачи и обычные сигналы SPI: SCLK, MOSI, MISO и выбор микросхемы (chip select).

Более подробные и точные сведения можно найти на 1046-й странице даташита RP2350: https://pip-assets.raspberrypi.com/categories/1214-rp2350/documents/RP-008373-DS-2-rp2350-datasheet.pdf?disposition=inline#page=1047

Выводы GPIO

Raspberry Pi Pico 2 выводит на свой разъём GPIO две шины SPI: SPI0 и SPI1. Каждая шина SPI использует четыре сигнала: тактирование (SCK), передачу (MOSI), приём (MISO) и выбор микросхемы (CS).

На приведённой схеме выводы SPI выделены розовым цветом.

Варианты выводов SPI0

Варианты выводов SPI1

Использование SPI в Embassy

Embassy предоставляет два способа использовать SPI. Первый — асинхронный, при котором передачи можно ожидать (await) без блокировки исполнителя. Второй — блокирующий, который ведёт себя ближе к традиционным HAL и часто проще для небольших примеров или разовых передач.

Асинхронный режим

В асинхронном режиме SPI под капотом использует DMA. Нужно предоставить каналы DMA, а все передачи выполняются с помощью .await. Это полезно, когда передачи SPI — часть большого асинхронного приложения, и вы не хотите блокировать другие задачи.

#![allow(unused)]
fn main() {
let miso = p.PIN_12;
let mosi = p.PIN_11;
let clk = p.PIN_10;

let mut spi_bus = Spi::new(p.SPI1, clk, mosi, miso, p.DMA_CH0, p.DMA_CH1, spi::Config::default());

let tx_buf = [1_u8, 2, 3, 4, 5, 6];
let mut rx_buf = [0_u8; 6];
spi_bus.transfer(&mut rx_buf, &tx_buf).await.unwrap();
info!("{:?}", rx_buf);
}

Здесь данные записываются из tx_buf, а данные, полученные от периферии, сохраняются в rx_buf. Вызов transfer возвращает управление только после завершения транзакции SPI.

Блокирующий режим

Блокирующий SPI проще: вызовы возвращаются только после завершения передачи, и не требуется ни DMA, ни асинхронный контекст.

#![allow(unused)]
fn main() {
let miso = p.PIN_12;
let mosi = p.PIN_11;
let clk = p.PIN_10;

let mut config = spi::Config::default();
let mut spi_bus = Spi::new_blocking(p.SPI1, clk, mosi, miso, config);

spi_bus.blocking_transfer_in_place(&mut buf).unwrap();
}

Использование SPI в rp-hal

В rp-hal сначала нужно настроить выводы в режим функции SPI, затем создаётся периферия SPI и инициализируется с нужной тактовой частотой и режимом SPI.

#![allow(unused)]
fn main() {
 // Эти выводы неявно используются драйвером SPI, если они в правильном режиме
let spi_mosi = pins.gpio7.into_function::<hal::gpio::FunctionSpi>();
let spi_miso = pins.gpio4.into_function::<hal::gpio::FunctionSpi>();
let spi_sclk = pins.gpio6.into_function::<hal::gpio::FunctionSpi>();
let spi_bus = hal::spi::Spi::<_, _, _, 8>::new(pac.SPI0, (spi_mosi, spi_miso, spi_sclk));

// Заменяем неинициализированный драйвер SPI на инициализированный
let mut spi_bus = spi_bus.init(
    &mut pac.RESETS,
    clocks.peripheral_clock.freq(),
    16.MHz(),
    embedded_hal::spi::MODE_0,
);

// Записываем 0, возвращаемое значение игнорируем
if spi_bus.write(&[0]).is_ok() {
    // Запись по SPI прошла успешно
};
}

Пример использования драйвера

Обычно вы не будете работать с SPI напрямую. Вместо этого вы передаёте устройство SPI драйверу. Обычно это означает, что сначала создаётся шина SPI, а затем она оборачивается в ExclusiveDevice из крейта embedded-hal-bus.

#![allow(unused)]
fn main() {
let clk = p.PIN_14;
let mosi = p.PIN_15;

let spi_bus = Spi::new_blocking_txonly(p.SPI1, clk, mosi, SpiConfig::default());
let spi_dev = ExclusiveDevice::new_no_delay(spi_bus, cs_pin).expect("Failed to get exclusive device");

// Создаём экземпляр дисплея для одной светодиодной матрицы 8x8 (без последовательного соединения)
let mut display = SingleMatrix::from_spi(spi_dev).expect("display count 1 should not panic");
}