NXP iMX7 M4 核心 SPI Slave 测试

• 关键词：iMX7,FreeRTOS,SPI
• 作者：ByToradex秦海
• 摘要：本文就继续演示基于iMX7 M4 SPI Slave Mode功能测试。

1). 简介

在之前的两篇文章中已经介绍过基于NXP iMX7 异构多核架构进行开发调试，以及iMX7M4核心PWM驱动开发。本文就继续演示基于iMX7 M4 SPI Slave Mode功能测试。

本文所演示的ARM平台同样来自于Toradex 基于NXP iMX7 ARM处理器的Colibri iMX7 ARM嵌入式平台。

2. 准备

a). ColibriiMX7S ARM核心版配合ColibriEvaluation Board，分别连接A7核心默认调试串口UART1（载板X27）和M4核心默认调试串口UART2（载板X25上）到开发主机方便调试，另外由于iMX7S只支持一个USB接口，需要通过载板X30连接一个USB Hub后来扩展键盘鼠标外设。更多关于Colibri iMX7的说明请参考Datasheet和Linux开发上手指南。

b). 为了测试iMX7 M4 SPI Slave，相应的需要一个SPI Master设备，这里使用Toradex 基于NXP iMX6 ARM处理器的ApalisiMX6 嵌入式模块配合ApalisEvaluation Board 作为SPI Master使用。连接默认调试串口UART1（载板X29）到开发主机方便调试。

c). Colibri iMX7 A7核心系统使用Toradex官方发布的EmbeddedLinux，更新方法请参考这里。

d). Apalis iMX6核心系统使用Toradex官方发布的EmbeddedLinux，更新方法请参考这里。

c). 由于本文演示示例使用到了SPI资源，Apalis iMX6和 Colibri iMX7 默认的SPI资源可以参考这里， Apalis iMX6使用SPI1相应管脚，Colibri iMX6使用Colibri默认的SPI管脚，因此需要硬件连接如下：

Apalis Evaluation Board X8 MXM3_221 -> ColibriEvaluation Board X10 SODIMM_88

Apalis Evaluation Board X8 MXM3_223 -> ColibriEvaluation Board X10 SODIMM_90

Apalis Evaluation Board X8 MXM3_225 -> ColibriEvaluation Board X10 SODIMM_92

Apalis Evaluation Board X8 MXM3_227 -> ColibriEvaluation Board X10 SODIMM_86

3). Colibri iMX7 M4核心FreeRTOS基本资料

a). Colibri iMX7 架构基本说明请参考如下：

  https://developer.toradex.cn/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7

b). 本示例中M4核心运行FreeRTOS v8系统，相关的源代码和sample程序请从下面git下载：

http://git.toradex.cn/cgit/freertos-toradex.git/

c). 基本的SDK配置和编译请参考如下：

https://developer.toradex.cn/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7#Linux_support

d). 编译好的M4 firmware如何在Colibri iMX7上面加载运行请参考如下：

https://developer.toradex.cn/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7#Running_a_Firmware_on_CortexM4

e). 几个自带的sample代码简单说明请参考如下：

https://developer.toradex.com/knowledge-base/freertos-on-the-cortex-m4-of-a-colibri-imx7#Examples

4). Colibri iMX7 M4核心FreeRTOSSPI Slave Mode示例驱动开发

a). 在上一章节中提到的iMX7 M4 FreeRTOS源代码中，已经包含SPI Interrupt/Polling两种模式的Master Mode驱动示例，但没有包含Slave Mode，因此这里我们需要自己创建，本文只演示基于Interrupt模式的Slave Mode驱动示例。

b). 首先先对pin_mux 定义进行修改，添加SPI slave的管脚初始化代码

./ 文件为freertos-toradex/examples/imx7_colibri_m4/ 路径下的pin_mux.h和pin_mux.c 文件，patch参考如下：

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_SPI_Slave_Driver/blob/master/pin_mux.patch

c). 然后在FreeRTOS 源代码目录下“v8/freertos-toradex/examples/imx7_colibri_m4/driver_examples/ecspi/ecspi_interrupt/”创建 slave项目目录，项目包含文件如下：

./ hardware_init.c 文件，硬件初始化配置，具体内容参考如下：

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_SPI_Slave_Driver/blob/master/hardware_init.c

./ armgcc目录，用于编译，几乎和master项目下的armgcc文件是完全一样的，唯一就是修改了CMakeLists.txt 文件中定义的ProjectName 为ecspi_interrupt_slave 以便于和 master 应用区分，具体文件内容可以参考如下：

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_SPI_Slave_Driver/tree/master/armgcc

./ main.c 文件，SPI interrupt slave的核心程序代码，具体内容和一些简单说明如下：

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_SPI_Slave_Driver/blob/master/main.c

// ECSPI_SlaveGetTransferStatus 函数用于标识传输完成

// ECSPI_SlaveConfig 函数用于初始化SPI slave模式的相关参数，使能相关中断，初始化发送寄存器等

// BOARD_ECSPI_HANDLER 函数用于处理中断，这里主要实现接收并保存收到的数据，同时向发送寄存器推送预存的数据

// main 函数为主函数，主要调用上面的初始化函数进行初始化，然后通过一个while循环将接收和发送的数据打印出来。

d). 对iMX7 M4 FreeRTOS代码进行debug的方法请参考这里，本文就不再赘述。

5). Colibri iMX7 M4 SPI Slave驱动示例部署

a). 在部署之前，首先需要确保将本文所使用的SPI资源从 iMX7 A7 核心 Linux device tree中disable，以免发生资源冲突。有两种方法如下：

./ 参考这里下载A7 Linux kernel源代码，再参考这里修改device tree后重新编译部署。

./ 可以直接在uboot中通过”fdt_fixup” 环境变量来临时禁止

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/* set fdt_fixup variable with UARTB and SPIdisable */

# setenvfdt_fixup ‘fdt_fixup=fdt addr ${fdt_addr_r} && fdt rm/soc/aips-bus@30800000/spba-bus@30800000/serial@30890000 && fdt rm /soc/aips-bus@30800000/spba-bus@30800000/ecspi@30840000’

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b). 对应的基于Apalis iMX6平台的SPI Master 使用基于Linux kernel自带的 spidev_test 应用来进行测试，部署如下：

./ linux kernel spidev_test 原始源代码请参考这里，为了测试方便，本文应用做了如下修改：

https://github.com/simonqin09/iMX7_M4_SPI_Slave_Driver/blob/master/spidev_test.patch

./ 参考这里的说明对 spidev_test.c 进行编译，生成 spidev_test 可执行程序，将程序复制到 Apalis iMX6模块准备后续使用。

c). 参考上面的相关文档或者之前的文章将SPI slave测试驱动的M4 firmware “ecspi_interrupt_slave.elf” 通过iMX7 uboot进行加载运行，本文通过tftp进行加载测试

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Colibri iMX7 # tftp ${loadaddr}ecspi_interrupt_slave.elf

Using FEC0 device

TFTP from server 10.20.1.116; our IPaddress is 10.20.1.10

Filename 'ecspi_interrupt_slave.elf'.

Load address: 0x80800000

Loading:##################################################  38.3 KiB

       4.2 MiB/s

done

Bytes transferred = 39262 (995e hex)

Colibri iMX7 # bootaux ${loadaddr}

## Starting auxiliary core at 0x1FFF80D1...

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d). SPI master和slave 数据传输测试

./ 首先上面的M4 firmware加载运行成功后，M4 调试串口打印信息如下：

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-------------- ECSPI slave driver example--------------

This example application demonstrates usageof SPI driver in slave mode.

It responses to remote processor in SPImaster mode.

SLAVE: Ready to transfer data with Master.

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./ 然后在Apalis iMX6执行spidev_test程序，iMX6 调试串口打印信息如下：

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root@apalis-imx6:~# ./spidev_test_new -H -v

spi mode: 0x1

bits per word: 8

max speed: 500000 Hz (500 KHz)

TX | 01 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | FF __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

TX | 02 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | FE __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 03 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | FD __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 04 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | FC __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 05 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | FB __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 06 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | FA __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 07 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F9 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 08 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F8 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 09 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F7 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 0A __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F6 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 0B __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F5 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 0C __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F4 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 0D __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F3 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 0E __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F2 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 0F __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F1 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

TX | 10 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | .

RX | F0 __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __  | �

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./ 此时 iMX7 M4 调试串口打印信息如下

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SLAVE: Data transfer result:

Rx data: 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08 0x09 0x0A 0x0B 0x0C 0x0D 0x0E0x0F 0x10

Tx data: 0xFF 0xFE 0xFD 0xFC 0xFB 0xFA 0xF9 0xF8 0xF7 0xF6 0xF5 0xF4 0xF3 0xF20xF1 0xF0

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./ 对比可以看到，M4 SPI slave 成功收到了 iMX6 SPI master发出的数据，同时也将预存的数据发送给了iMX6 SPI master，并且其也成功正确接收了。

7). 总结

本文简单示例了基于iMX7 M4 SPI Slave模式的驱动供参考。