发布: 06_使用spidev操作SPI_DAC模块

IMX6ULL/doc_pic/11_SPI/06_使用spidev操作SPI_DAC模块.md

@@ -0,0 +1,109 @@
+# 使用spidev操作SPI_DAC模块 #
+
+参考资料：
+
+* 内核驱动：`drivers\spi\spidev.c`
+
+* 内核提供的测试程序：`tools\spi\spidev_fdx.c`
+
+* 内核文档：`Documentation\spi\spidev`	
+
+* DAC芯片手册：`TLC5615.pdf`
+
+  
+
+## 1. 硬件
+
+### 1.1 原理图
+
+IMX6ULL:
+
+![image-20220309150927785](pic/33_imx6ull_dac.png)
+
+STM32MP157:
+
+![image-20220309151025637](pic/34_stm32mp157_dac.png)
+
+
+
+原理图：
+
+![image-20220309151636533](pic/35_dac_sch.png)
+
+
+
+### 1.2 连接
+
+#### 1.2.1 IMX6ULL
+
+DAC模块接到IMX6ULL扩展板的SPI_A插座上：
+
+![image-20220309164031109](pic/40_dac_on_imx6ull.png)
+
+
+
+#### 1.2.2 STM32MP157
+
+
+
+
+
+## 2. DAC操作原理
+
+### 2.1 内部框图
+
+![image-20220309155625021](pic/36_dac_block.png)
+
+操作过程为：
+
+* CS为低
+* 在SCLK的上升沿，从DIN采集16位数据，存入上图中的`16-Bit Shift Register`
+* 在CS的上升沿，把`16-Bit Shift Register`中的10位数据传入`10-Bit DAC Register`，作为模拟量在OUT引脚输出
+
+**注意**：
+
+* 传输的16位数据中，高4位是无意义的
+* 中间10位才被转换为模拟量
+* 最低2位必须是0
+
+
+
+### 2.2 时序图
+
+![image-20220309160306094](pic/37_dac_timing_diagram.png)
+
+使用SPI传输的细节：
+
+* SCLK初始电平为低
+* 使用16个SCLK周期来传输16位数据
+* 在SCLK上升沿读取DIN电平
+* 在SCLK上升沿发出DOUT信号
+* DOUT数据来自`16-Bit Shift Register`
+  * 第1个数据是上次数据遗留下的LSB位
+  * 其余15个数据来自`16-Bit Shift Register`的高15位
+  * `16-Bit Shift Register`的LSB在下一个周期的第1个时钟传输
+  * LSB必定是0，所以当前的周期里读出`16-Bit Shift Register`的15位数据也足够了
+
+### 2.3 DAC公式
+
+![image-20220309162256125](pic/38_dac_value.png)
+
+
+
+```shell
+输出电压 = 2 * VREFIN * n / 1024 = 2 * 2.048 * n / 1024
+其中: n为10位数值
+```
+
+
+
+## 3. 编写APP
+
+源码在GIT仓库里，这2个位置里的源码是一样的：
+
+![image-20220310120532411](pic/41_dac_app_use_spidev.png)
+
+
+
+![image-20220310120646206](pic/42_dac_app_use_spidev.png)
+

IMX6ULL/doc_pic/11_SPI/07_DAC模块上机实验.md

@@ -0,0 +1,144 @@
+# 使用spidev操作SPI_DAC模块 #
+
+参考资料：
+
+* 内核驱动：`drivers\spi\spidev.c`
+
+* 内核提供的测试程序：`tools\spi\spidev_fdx.c`
+
+* 内核文档：`Documentation\spi\spidev`	
+
+* DAC芯片手册：`TLC5615.pdf`
+
+  
+
+## 1. 硬件
+
+### 1.1 原理图
+
+IMX6ULL:
+
+![image-20220309150927785](pic/33_imx6ull_dac.png)
+
+STM32MP157:
+
+![image-20220309151025637](pic/34_stm32mp157_dac.png)
+
+
+
+原理图：
+
+![image-20220309151636533](pic/35_dac_sch.png)
+
+
+
+### 1.2 连接
+
+#### 1.2.1 IMX6ULL
+
+DAC模块接到IMX6ULL扩展板的SPI_A插座上：
+
+![image-20220309164031109](pic/40_dac_on_imx6ull.png)
+
+
+
+#### 1.2.2 STM32MP157
+
+
+
+
+
+## 2. DAC操作原理
+
+### 2.1 内部框图
+
+![image-20220309155625021](pic/36_dac_block.png)
+
+操作过程为：
+
+* CS为低
+* 在SCLK的上升沿，从DIN采集16位数据，存入上图中的`16-Bit Shift Register`
+* 在CS的上升沿，把`16-Bit Shift Register`中的10位数据传入`10-Bit DAC Register`，作为模拟量在OUT引脚输出
+
+**注意**：
+
+* 传输的16位数据中，高4位是无意义的
+* 中间10位才被转换为模拟量
+* 最低2位必须是0
+
+
+
+### 2.2 时序图
+
+![image-20220309160306094](pic/37_dac_timing_diagram.png)
+
+使用SPI传输的细节：
+
+* SCLK初始电平为低
+* 使用16个SCLK周期来传输16位数据
+* 在SCLK上升沿读取DIN电平
+* 在SCLK上升沿发出DOUT信号
+* DOUT数据来自`16-Bit Shift Register`
+  * 第1个数据是上次数据遗留下的LSB位
+  * 其余15个数据来自`16-Bit Shift Register`的高15位
+  * `16-Bit Shift Register`的LSB在下一个周期的第1个时钟传输
+  * LSB必定是0，所以当前的周期里读出`16-Bit Shift Register`的15位数据也足够了
+
+### 2.3 DAC公式
+
+![image-20220309162256125](pic/38_dac_value.png)
+
+
+
+```shell
+输出电压 = 2 * VREFIN * n / 1024 = 2 * 2.048 * n / 1024
+其中: n为10位数值
+```
+
+
+
+## 3. 编写设备树
+
+确认SPI时钟最大频率：
+
+![image-20220309163435541](pic/39_dac_time_param.png)
+
+```shell
+T = 25 + 25 = 50ns
+F = 20000000 = 20MHz
+```
+
+
+
+设备树如下：
+
+```shell
+    dac: dac {
+        compatible = "spidev";
+        reg = <0>;
+        spi-max-frequency = <20000000>;
+    };
+```
+
+
+
+### 3.1 IMX6ULL
+
+
+
+### 3.2 STM32MP157
+
+
+
+
+
+## 3. 编写APP
+
+源码在GIT仓库里，这2个位置里的源码是一样的：
+
+![image-20220310120532411](pic/41_dac_app_use_spidev.png)
+
+
+
+![image-20220310120646206](pic/42_dac_app_use_spidev.png)
+

IMX6ULL/source/11_SPI/02_dac_use_spidev/dac_test.c

@@ -0,0 +1,70 @@
+
+
+/* 参考: tools\spi\spidev_fdx.c */
+
+#include <stdio.h>
+#include <unistd.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <string.h>
+
+#include <sys/ioctl.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/stat.h>
+
+#include <linux/types.h>
+#include <linux/spi/spidev.h>
+
+/* dac_test /dev/spidevB.D <val> */
+
+int main(int argc, char **argv)
+{
+	int fd;
+	unsigned int val;
+	struct spi_ioc_transfer	xfer[1];
+	int status;
+
+	unsigned char tx_buf[2];	
+	unsigned char rx_buf[2];	
+	
+	if (argc != 3)
+	{
+		printf("Usage: %s /dev/spidevB.D <val>\n", argv[0]);
+		return 0;
+	}
+
+	fd = open(argv[1], O_RDWR);
+	if (fd < 0) {
+		printf("can not open %s\n", argv[1]);
+		return 1;
+	}
+
+	val = strtoul(argv[2], NULL, 0);
+	val <<= 2;     /* bit0,bit1 = 0b00 */
+	val &= 0xFFC;  /* 只保留10bit */
+
+	tx_buf[1] = val & 0xff;
+	tx_buf[0] = (val>>8) & 0xff;	
+
+	memset(xfer, 0, sizeof xfer);
+
+
+	xfer[0].tx_buf = tx_buf;
+	xfer[0].rx_buf = rx_buf;
+	xfer[0].len = 2;
+	
+	status = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), xfer);
+	if (status < 0) {
+		printf("SPI_IOC_MESSAGE\n");
+		return -1;
+	}
+
+	/* 打印 */
+	val = (rx_buf[0] << 8) | (rx_buf[1]);
+	val >>= 1;
+	printf("Pre val = %d\n", val);
+	
+	
+	return 0;
+}
+

README.md

@@ -510,6 +510,12 @@ git clone https://e.coding.net/weidongshan/linux/doc_and_source_for_drivers.git
   05_spidev的使用(SPI用户态API)
   ```
 
+* 2021.03.10 发布"SPI子系统"：
+
+  ```shell
+  06_使用spidev操作SPI_DAC模块
+  ```
+
   
 
 ## 6. 联系方式

STM32MP157/doc_pic/11_SPI/06_使用spidev操作SPI_DAC模块.md

@@ -0,0 +1,109 @@
+# 使用spidev操作SPI_DAC模块 #
+
+参考资料：
+
+* 内核驱动：`drivers\spi\spidev.c`
+
+* 内核提供的测试程序：`tools\spi\spidev_fdx.c`
+
+* 内核文档：`Documentation\spi\spidev`	
+
+* DAC芯片手册：`TLC5615.pdf`
+
+  
+
+## 1. 硬件
+
+### 1.1 原理图
+
+IMX6ULL:
+
+![image-20220309150927785](pic/33_imx6ull_dac.png)
+
+STM32MP157:
+
+![image-20220309151025637](pic/34_stm32mp157_dac.png)
+
+
+
+原理图：
+
+![image-20220309151636533](pic/35_dac_sch.png)
+
+
+
+### 1.2 连接
+
+#### 1.2.1 IMX6ULL
+
+DAC模块接到IMX6ULL扩展板的SPI_A插座上：
+
+![image-20220309164031109](pic/40_dac_on_imx6ull.png)
+
+
+
+#### 1.2.2 STM32MP157
+
+
+
+
+
+## 2. DAC操作原理
+
+### 2.1 内部框图
+
+![image-20220309155625021](pic/36_dac_block.png)
+
+操作过程为：
+
+* CS为低
+* 在SCLK的上升沿，从DIN采集16位数据，存入上图中的`16-Bit Shift Register`
+* 在CS的上升沿，把`16-Bit Shift Register`中的10位数据传入`10-Bit DAC Register`，作为模拟量在OUT引脚输出
+
+**注意**：
+
+* 传输的16位数据中，高4位是无意义的
+* 中间10位才被转换为模拟量
+* 最低2位必须是0
+
+
+
+### 2.2 时序图
+
+![image-20220309160306094](pic/37_dac_timing_diagram.png)
+
+使用SPI传输的细节：
+
+* SCLK初始电平为低
+* 使用16个SCLK周期来传输16位数据
+* 在SCLK上升沿读取DIN电平
+* 在SCLK上升沿发出DOUT信号
+* DOUT数据来自`16-Bit Shift Register`
+  * 第1个数据是上次数据遗留下的LSB位
+  * 其余15个数据来自`16-Bit Shift Register`的高15位
+  * `16-Bit Shift Register`的LSB在下一个周期的第1个时钟传输
+  * LSB必定是0，所以当前的周期里读出`16-Bit Shift Register`的15位数据也足够了
+
+### 2.3 DAC公式
+
+![image-20220309162256125](pic/38_dac_value.png)
+
+
+
+```shell
+输出电压 = 2 * VREFIN * n / 1024 = 2 * 2.048 * n / 1024
+其中: n为10位数值
+```
+
+
+
+## 3. 编写APP
+
+源码在GIT仓库里，这2个位置里的源码是一样的：
+
+![image-20220310120532411](pic/41_dac_app_use_spidev.png)
+
+
+
+![image-20220310120646206](pic/42_dac_app_use_spidev.png)
+

STM32MP157/doc_pic/11_SPI/07_DAC模块上机实验.md

@@ -0,0 +1,144 @@
+# 使用spidev操作SPI_DAC模块 #
+
+参考资料：
+
+* 内核驱动：`drivers\spi\spidev.c`
+
+* 内核提供的测试程序：`tools\spi\spidev_fdx.c`
+
+* 内核文档：`Documentation\spi\spidev`	
+
+* DAC芯片手册：`TLC5615.pdf`
+
+  
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+## 1. 硬件
+
+### 1.1 原理图
+
+IMX6ULL:
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+![image-20220309150927785](pic/33_imx6ull_dac.png)
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+STM32MP157:
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+![image-20220309151025637](pic/34_stm32mp157_dac.png)
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+
+原理图：
+
+![image-20220309151636533](pic/35_dac_sch.png)
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+
+### 1.2 连接
+
+#### 1.2.1 IMX6ULL
+
+DAC模块接到IMX6ULL扩展板的SPI_A插座上：
+
+![image-20220309164031109](pic/40_dac_on_imx6ull.png)
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+
+
+#### 1.2.2 STM32MP157
+
+
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+## 2. DAC操作原理
+
+### 2.1 内部框图
+
+![image-20220309155625021](pic/36_dac_block.png)
+
+操作过程为：
+
+* CS为低
+* 在SCLK的上升沿，从DIN采集16位数据，存入上图中的`16-Bit Shift Register`
+* 在CS的上升沿，把`16-Bit Shift Register`中的10位数据传入`10-Bit DAC Register`，作为模拟量在OUT引脚输出
+
+**注意**：
+
+* 传输的16位数据中，高4位是无意义的
+* 中间10位才被转换为模拟量
+* 最低2位必须是0
+
+
+
+### 2.2 时序图
+
+![image-20220309160306094](pic/37_dac_timing_diagram.png)
+
+使用SPI传输的细节：
+
+* SCLK初始电平为低
+* 使用16个SCLK周期来传输16位数据
+* 在SCLK上升沿读取DIN电平
+* 在SCLK上升沿发出DOUT信号
+* DOUT数据来自`16-Bit Shift Register`
+  * 第1个数据是上次数据遗留下的LSB位
+  * 其余15个数据来自`16-Bit Shift Register`的高15位
+  * `16-Bit Shift Register`的LSB在下一个周期的第1个时钟传输
+  * LSB必定是0，所以当前的周期里读出`16-Bit Shift Register`的15位数据也足够了
+
+### 2.3 DAC公式
+
+![image-20220309162256125](pic/38_dac_value.png)
+
+
+
+```shell
+输出电压 = 2 * VREFIN * n / 1024 = 2 * 2.048 * n / 1024
+其中: n为10位数值
+```
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+
+
+## 3. 编写设备树
+
+确认SPI时钟最大频率：
+
+![image-20220309163435541](pic/39_dac_time_param.png)
+
+```shell
+T = 25 + 25 = 50ns
+F = 20000000 = 20MHz
+```
+
+
+
+设备树如下：
+
+```shell
+    dac: dac {
+        compatible = "spidev";
+        reg = <0>;
+        spi-max-frequency = <20000000>;
+    };
+```
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+
+### 3.1 IMX6ULL
+
+
+
+### 3.2 STM32MP157
+
+
+
+
+
+## 3. 编写APP
+
+源码在GIT仓库里，这2个位置里的源码是一样的：
+
+![image-20220310120532411](pic/41_dac_app_use_spidev.png)
+
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+![image-20220310120646206](pic/42_dac_app_use_spidev.png)
+

STM32MP157/source/A7/11_SPI/02_dac_use_spidev/dac_test.c

@@ -0,0 +1,70 @@
+
+
+/* 参考: tools\spi\spidev_fdx.c */
+
+#include <stdio.h>
+#include <unistd.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <string.h>
+
+#include <sys/ioctl.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/stat.h>
+
+#include <linux/types.h>
+#include <linux/spi/spidev.h>
+
+/* dac_test /dev/spidevB.D <val> */
+
+int main(int argc, char **argv)
+{
+	int fd;
+	unsigned int val;
+	struct spi_ioc_transfer	xfer[1];
+	int status;
+
+	unsigned char tx_buf[2];	
+	unsigned char rx_buf[2];	
+	
+	if (argc != 3)
+	{
+		printf("Usage: %s /dev/spidevB.D <val>\n", argv[0]);
+		return 0;
+	}
+
+	fd = open(argv[1], O_RDWR);
+	if (fd < 0) {
+		printf("can not open %s\n", argv[1]);
+		return 1;
+	}
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+	val = strtoul(argv[2], NULL, 0);
+	val <<= 2;     /* bit0,bit1 = 0b00 */
+	val &= 0xFFC;  /* 只保留10bit */
+
+	tx_buf[1] = val & 0xff;
+	tx_buf[0] = (val>>8) & 0xff;	
+
+	memset(xfer, 0, sizeof xfer);
+
+
+	xfer[0].tx_buf = tx_buf;
+	xfer[0].rx_buf = rx_buf;
+	xfer[0].len = 2;
+	
+	status = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), xfer);
+	if (status < 0) {
+		printf("SPI_IOC_MESSAGE\n");
+		return -1;
+	}
+
+	/* 打印 */
+	val = (rx_buf[0] << 8) | (rx_buf[1]);
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