嵌入式系统/ARM技术中的嵌入式系统中可配置式GPIO模拟SPI总线方法

在嵌入式系统处理器中有相当一部分处理器不带SPI接口，但基丁SPI接口的设备非常丰富，此外，SPI设备的不同以及处理器对GPIO口位寻址是否支持各处理器各有不同，因而不同处理器中软件模拟GPIO也各不相同。若能提供一种通用可配置可移植的GPIO模拟SPI总线的驱动则能很方便快捷的访问SPI设备，从而提高整个嵌入式系统的开发效率。本文针对GPIO口位寻址与否给出方面，给出了一种可配置GPIO模拟SPI总线的方法并详细介绍了其设计与实现过程，且具有代码小可移植性强使用方便等特点。 1 GPIO规范 　　SPI是一个全双工的串行接口。它设计成可以在一个给定总线上处理多个互联的主机和从机。在一定数据 嵌入式系统中，GPIO（General Purpose Input/Output）接口是一种通用输入输出接口，常用于控制硬件设备的状态。在某些嵌入式处理器中，可能并未集成SPI（Serial Peripheral Interface）接口，但SPI接口因其简单高效，被广泛应用于各种外设如传感器、存储器等。为了在不带SPI接口的处理器上也能使用SPI设备，就需要通过软件模拟SPI总线，即通过GPIO口模拟SPI的通信协议。 SPI是一个全双工的串行通信接口，允许一个主机和多个从机在同一总线上进行通信。在一次通信中，主机向从机发送数据，从机也会回传数据。SPI接口通常包括四个信号线：时钟（SCLK）、主输出从机输入（MOSI）、主输入从机输出（MISO）和从机选择（SS）。在特定的时钟边沿（上升沿或下降沿），数据会被读取或写入。 在GPIO模拟SPI的过程中，由于不同的处理器对GPIO口位寻址的支持程度不同，模拟方法也会有所差异。因此，设计一个可配置、可移植的GPIO模拟SPI驱动显得尤为重要。这样的驱动能够灵活适应不同的处理器环境，简化代码的移植工作，提高开发效率。 为了实现GPIO模拟SPI，首先要理解SPI的硬件结构和时序。SPI硬件通常包含两个移位寄存器，数据在主设备产生的时钟脉冲下逐位传输。SPI的时序要求数据在SCLK的下降沿变化，并将数据送入移位寄存器。在写入过程中，可以采用掩码方式实现对GPIO位的控制。 在实现过程中，需要对GPIO进行配置，根据处理器特性定义GPIO接口对应于SPI的方式。这部分工作通常在头文件如`SPIHARD.H`中进行。代码实现应确保与GPIO口寻址方式无关，以增强其可移植性。例如，对于支持位寻址和不支持位寻址的GPIO端口，可以通过宏定义或者条件编译来适应不同的处理器。 在实际应用中，这种GPIO模拟SPI的方法已经在Epson S1C33L11、AT89C52、SPCE061A和Philips ARM LPC2106等多种处理器平台上得到了验证，证明了其代码量小、可移植性强和使用方便的特点。 通过GPIO模拟SPI总线，可以克服处理器无内置SPI接口的限制，充分利用丰富的SPI设备资源。这种方法降低了对硬件的依赖，提高了软件的灵活性，使得开发者能够在各种嵌入式系统中更便捷地接入和控制SPI设备，从而优化系统设计，提升整体性能。