4、SPI接口协议详解：SPI四种模式、MTK SPI控制器配置、DMA传输与中断处理

SPI，串行外设接口，嵌入式开发里最常用的通信接口之一。说实话，我做了这么多年联发科平台，SPI调试踩过的坑，比I2C和UART加起来都多。为什么？因为SPI的四种模式、时钟极性、相位组合，稍不留神就配错了。

今天咱们就把SPI彻底讲透。从协议原理到MTK控制器配置，再到DMA传输和中断处理，一条龙讲清楚。

4.1 SPI四种模式，你真的搞懂了吗？

SPI有四种工作模式，由时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）组合决定。很多工程师背得滚瓜烂熟，但一到实际调试就懵了。

我个人习惯这样记：CPOL决定空闲时时钟电平，CPHA决定数据采样时刻。

模式	CPOL	CPHA	空闲时钟	数据采样边沿
模式0	0	0	低电平	第一个跳变沿（上升沿）
模式1	0	1	低电平	第二个跳变沿（下降沿）
模式2	1	0	高电平	第一个跳变沿（下降沿）
模式3	1	1	高电平	第二个跳变沿（上升沿）

我曾经在一个项目里，用MTK平台驱动一个加速度传感器。手册上写着「SPI mode 0」，我配了CPOL=0、CPHA=0，结果死活读不到数据。折腾了两天，最后用示波器一看——从设备实际工作在模式3。你想想看，手册也会出错，所以示波器才是最终裁判。

4.2 MTK SPI控制器配置实战

联发科平台的SPI控制器，寄存器配置比很多MCU要复杂。但核心就几个关键点：时钟分频、传输格式、片选控制。

以MT6765为例，SPI控制器基地址通常在0x1100A000附近。配置流程我总结为四步：

1. 时钟使能：打开SPI模块的CG（Clock Gate）
2. 引脚复用：将GPIO切换到SPI功能
3. 寄存器配置：设置模式、波特率、数据位宽
4. 启动传输：写触发寄存器

下面是一段我实际项目中用过的初始化代码（简化版）：

// MTK SPI 初始化示例
void mtk_spi_init(void)
{
    // 1. 使能SPI时钟
    *(volatile uint32_t *)(0x1100A000 + 0x00) |= (1 << 0);
    
    // 2. 配置引脚复用为SPI功能
    // 具体GPIO号需查datasheet，这里省略
    
    // 3. 配置SPI控制寄存器
    // 模式0: CPOL=0, CPHA=0
    // 波特率: 26MHz / (2 * (div + 1))
    uint32_t ctrl = 0;
    ctrl |= (0 << 0);  // CPOL
    ctrl |= (0 << 1);  // CPHA
    ctrl |= (7 << 2);  // 分频系数，这里设为7
    ctrl |= (8 << 8);  // 数据位宽8位
    *(volatile uint32_t *)(0x1100A000 + 0x04) = ctrl;
    
    // 4. 使能SPI
    *(volatile uint32_t *)(0x1100A000 + 0x00) |= (1 << 1);
}

4.3 DMA传输：别让CPU干苦力

SPI传输大量数据时，用CPU轮询或中断逐字节搬运，效率极低。我见过有人用CPU搬1MB数据到LCD，CPU占用率飙到90%，系统直接卡死。

MTK平台支持SPI+DMA传输，流程是这样的：

• CPU配置DMA通道，指定源地址、目的地址、传输长度
• DMA控制器自动从内存搬运数据到SPI发送FIFO
• 或者从SPI接收FIFO搬运到内存
• 传输完成触发DMA中断

配置DMA时，有几个坑要注意：

DMA传输的代码片段：

// SPI DMA传输配置
void spi_dma_transfer(uint8_t *tx_buf, uint8_t *rx_buf, uint32_t len)
{
    // 配置DMA源地址（内存）
    // 配置DMA目的地址（SPI TX FIFO）
    // 设置传输长度
    // 启动DMA
    
    // 等待DMA完成中断
    while(!dma_done);
    
    // 如果是接收，从SPI RX FIFO读数据
    // 注意：收发通常是同时进行的
}

4.4 中断处理：别让中断淹死CPU

SPI中断处理，核心是中断频率。如果每次传输一个字节就触发一次中断，那CPU啥也别干了。

MTK的SPI控制器支持FIFO阈值中断。什么意思？就是FIFO里数据达到一定数量才触发中断。比如设置阈值为8，那FIFO里有8个字节时才中断一次。

我建议这样配置：

• 发送：FIFO空余空间达到阈值时触发
• 接收：FIFO中数据达到阈值时触发
• 阈值一般设为FIFO深度的一半

中断服务函数模板：

// SPI中断处理
void spi_irq_handler(void)
{
    uint32_t status = read_spi_status();
    
    if(status & SPI_TX_DONE) {
        // 发送完成，唤醒发送tasklet
        tasklet_schedule(&spi_tx_tasklet);
    }
    
    if(status & SPI_RX_READY) {
        // 接收数据就绪，唤醒接收tasklet
        tasklet_schedule(&spi_rx_tasklet);
    }
    
    if(status & SPI_ERROR) {
        // 错误处理，记录日志
        spi_error_count++;
    }
    
    // 清中断标志
    clear_spi_interrupt();
}

嗯，这里要注意：中断里千万别做耗时操作。我见过有人直接在中断里调用printf打印调试信息，结果系统直接死机。中断服务函数，越快越好。

4.5 总结一下

SPI调试，说白了就是三件事：模式配对了没？时钟频率够不够？DMA和中断有没有冲突？

我个人的调试流程：

1. 先拿示波器看SCLK和CS波形，确认模式正确
2. 再看MOSI/MISO数据，确认数据对齐
3. 最后看DMA传输，确认没有数据丢失

记住一句话：示波器是SPI调试最好的朋友。别问我怎么知道的，问就是吃过亏。