ESP SPI 从机 HD（半双工）模式协议 ========================================== :link_to_translation:`en:[English]` .. only:: esp32 .. warning:: ESP32 不支持此功能。 .. _esp_spi_slave_caps: 乐鑫芯片的 SPI 从机功能支持概况 --------------------------------- +-------------+-------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | | ESP32 | ESP32-S2 | ESP32-C3 | ESP32-S3 | ESP32-C2 | ESP32-C6 | ESP32-H2 | ESP32-P4 | +-------------+-------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | SPI 从机 HD | N | Y (v2) | Y (v2) | Y (v2) | Y (v2) | Y (v2) | Y (v2) | Y (v2) | +-------------+-------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | Tohost intr | | N | N | N | N | N | N | N | +-------------+-------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | Frhost intr | | 2 * | 2 * | 2 * | 2 * | 2 * | 2 * | 2 \* | +-------------+-------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | TX DMA | | Y | Y | Y | Y | Y | Y | Y | +-------------+-------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | RX DMA | | Y | Y | Y | Y | Y | Y | Y | +-------------+-------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ | 共享寄存器 | | 72 | 64 | 64 | 64 | 64 | 64 | 64 | +-------------+-------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ 概述 ---- 在半双工模式下，主机须使用从机定义的协议与从机通信。每个传输事务按顺序可能包括以下阶段： - 命令阶段：8 位，主机到从机 此阶段决定事务的其它阶段。参见 :ref:`spi_slave_hd_supported_cmds`。 - 地址阶段：8 位，主机到从机，可选 对于某些命令（如 WRBUF、RDBUF），此阶段指定要写入/读取的共享寄存器地址。对于其他包括此阶段的命令，这没有实际意义，但仍必须存在于事务中。 .. only:: esp32s2 - Dummy 阶段：8 位 (1线模式) 或 4 位 (2/4线模式)，浮动，可选 此阶段是主机和从机在总线上的周转时间，并为从机向主机发送数据提供了充分的准备时间。 .. only:: not esp32s2 - Dummy 阶段：8 位，浮动，可选 此阶段是主机和从机在总线上的周转时间，并为从机向主机发送数据提供了充分的准备时间。 - 数据阶段：长度可变，方向由命令确定。 这一阶段可以输出数据（OUT，方向为由从机向主机），或者输入数据（IN，方向为由主机向从机）。 **方向** 是指哪一方（主机或从机）控制 MOSI、MISO、WP 和 HD 管脚。 数据 IO 模式 ------------- 在某些 IO 模式下，可以使用更多数据线来发送数据。因此，与 1 位模式相比，发送相同数据量所需的 SPI 时钟周期更少。例如，在 QIO 模式下，地址和数据（IN 和 OUT）应发送到全部 4 条数据线上（MOSI、MISO、WP 和 HD）。下表展示了 ESP32-S2 SPI 从机支持的模式，以及相应模式下使用的数据线数量。 +-------+----------+----------+------------+----------+ | Mode | 命令线数 | 地址线数 | dummy 线数 | 数据线数 | +-------+----------+----------+------------+----------+ | 1-bit | 1 | 1 | 1 | 1 | +-------+----------+----------+------------+----------+ | DOUT | 1 | 1 | 4 | 2 | +-------+----------+----------+------------+----------+ | DIO | 1 | 2 | 4 | 2 | +-------+----------+----------+------------+----------+ | QOUT | 1 | 1 | 4 | 4 | +-------+----------+----------+------------+----------+ | QIO | 1 | 4 | 4 | 4 | +-------+----------+----------+------------+----------+ | QPI | 4 | 4 | 4 | 4 | +-------+----------+----------+------------+----------+ 除 QPI 模式外，使用哪种模式通常取决于主机发送的命令（请参考 :ref:`spi_slave_hd_supported_cmds`）。 QPI 模式 ^^^^^^^^ QPI 模式是 SPI 从机的一种特殊状态。主机可发送 ENQPI 命令，使从机进入 QPI 模式。在 QPI 模式下，命令以 4 位形式发送，因此与其他正常模式不兼容。只有在从机处于 QPI 模式时，主机才能发送 QPI 命令。主机可发送 EXQPI 命令退出 QPI 模式。 .. _spi_slave_hd_supported_cmds: 支持的命令 ---------- .. note:: 命令名称是从主机视角确定的。例如，WRBUF 表示由主机向从机的缓冲区写入。 +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | 名称 | 描述 | 命令 | 地址 | 数据 | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | WRBUF | 写入缓冲区 | 0x01 | Buf addr | 主到从，不超过缓冲区大小 | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | RDBUF | 读取缓冲区 | 0x02 | Buf addr | 从到主，不超过缓冲区大小 | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | WRDMA | 写入 DMA | 0x03 | 8 位 | 主到从，不超过从机提供的长度 | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | RDDMA | 读取 DMA | 0x04 | 8 位 | 从到主，不超过从机提供的长度 | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | SEG_DONE | 段完成 | 0x05 | - | - | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | ENQPI | 进入 QPI 模式 | 0x06 | - | - | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | WR_DONE | 写入段完成 | 0x07 | - | - | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | CMD8 | 中断 | 0x08 | - | - | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | CMD9 | 中断 | 0x09 | - | - | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | CMDA | 中断 | 0x0A | - | - | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ | EXQPI | 退出 QPI 模式 | 0xDD | - | - | +----------+---------------+------+----------+------------------------------+ 此外，WRBUF、RDBUF、WRDMA 和 RDDMA 命令都有 2 位和 4 位版本。要在 2 位或 4 位模式下操作，请用下表中的对应命令掩码与原始命令按位或 (bit OR) 后发送。例如，命令 0xA1 表示 QIO 模式下的 WRBUF。 +-------+------+ | 模式 | 掩码 | +-------+------+ | 1-bit | 0x00 | +-------+------+ | DOUT | 0x10 | +-------+------+ | DIO | 0x50 | +-------+------+ | QOUT | 0x20 | +-------+------+ | QIO | 0xA0 | +-------+------+ | QPI | 0xA0 | +-------+------+ 段事务模式 ------------------ 目前，SPI 从机 HD 驱动程序仅支持段事务模式。在此模式下，对于从机加载到 DMA 的事务，主机可以分段读取或写入。这样，主机就无需准备与从机数据大小相同的大缓冲区。主机在一个缓冲区的读取/写入完成后，须向从机发送相应的终止命令作为同步信号。在从机收到终止命令后，从机驱动程序会将新数据（如有）更新到 DMA 上。 WRDMA 的终止命令是 WR_DONE (0x07)，RDDMA 的终止命令是 CMD8 (0x08)。 以下是主机自从机 DMA 读取数据的流程示例： 1. 从机将 4092 字节数据加载到 RDDMA。 2. 主机进行七次 RDDMA 事务，每个事务长 512 字节，并自从机读取前 3584 字节。 3. 主机进行最后一次 RDDMA 事务，长度为 512 字节（长度可以与从机相同、更长或更短）。前 508 字节是从机发送的有效数据，最后 4 字节无意义。 4. 主机向从机发送 CMD8。 5. 从机将其他的 4092 字节数据加载到 RDDMA。 6. 主机发送 CMD8 后，可以开始新的读取事务。