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理解nordic ncs设备驱动模型--SPIM

news 2026/5/25 12:45:55

一、 Zephyr Project介绍

Zephyr Project是Linux基金会推出的一个Apache2.0开源项目，版权非常友好，适合用于商业项目开发。包含RTOS、编译系统、各类第三方库。NCS中的例程基本都跑在Zephyr RTOS上，Zephyr不单单是一个用来做多线程的RTOS，它更大的价值在于其自带的各种开源的协议栈、框架、软件包、驱动代码等。如果不是为了使用这些现成的协议栈和软件包，只是单纯使用RTOS，就和其他RTOS没有区别了。

Zephyr采用Kconfig对这些软件包进行管理，可以方便地使能或剪裁。而为了使Zephyr自带的硬件驱动代码能够通用，Zephyr采用了DeviceTree来描述硬件。各个半导体厂商把自己的硬件描述成标准DeviceTree，并且按照Zephyr的接口提供驱动代码，然后一起提交给Zephyr。在方便地使用Zephyr中协议栈的同时，用户还能简单方便地使用到各个半导体厂家的硬件功能。

二、SPIM使用示例

1. prj.conf(系统剪裁)

#使能SPI驱动器
CONFIG_SPI=y
#如果使用SPI ASYNC
CONFIG_SPI_ASYNC=y   #使能RTT控制台
CONFIG_CONSOLE=n
CONFIG_UART_CONSOLE=n
CONFIG_LOG=y
CONFIG_USE_SEGGER_RTT=y
CONFIG_LOG_BACKEND_RTT=y
CONFIG_LOG_BACKEND_UART=n

2.设备树配置

//pinctrl 是一个模拟节点，用于引脚分配
&pinctrl {spi_master_default: spi_master_default {group1 {psels = <NRF_PSEL(SPIM_SCK, 0, 4)>,<NRF_PSEL(SPIM_MOSI, 0, 5)>,<NRF_PSEL(SPIM_MISO, 0, 6)>;};};spi_master_sleep: spi_master_sleep {group1 {psels = <NRF_PSEL(SPIM_SCK, 0, 4)>,<NRF_PSEL(SPIM_MOSI, 0, 5)>,<NRF_PSEL(SPIM_MISO, 0, 6)>;low-power-enable;};};
};//配置SPI1设备节点信息
my_spi_master: &spi1 {compatible = "nordic,nrf-spim";status = "okay";pinctrl-0 = <&spi_master_default>;pinctrl-1 = <&spi_master_sleep>;pinctrl-names = "default", "sleep";cs-gpios = <&gpio0 7 GPIO_ACTIVE_LOW>;reg_my_spi_master:  spi-dev-a@0 {reg = <0>;};
};

3.spim_driver.c编写


#include <zephyr/kernel.h>
#include <zephyr/device.h>
#include <zephyr/devicetree.h>
#include <zephyr/drivers/spi.h>
#include <zephyr/logging/log.h>/* 1000 msec = 1 sec */
#define SLEEP_TIME_MS   200//
#define MY_SPI_MASTER DT_NODELABEL(my_spi_master)
#define MY_SPI_MASTER_CS_DT_SPEC SPI_CS_GPIOS_DT_SPEC_GET(DT_NODELABEL(reg_my_spi_master))//定义一个device，并通过设备树获取设备节点
const struct device *spi_dev =  DEVICE_DT_GET(MY_SPI_MASTER);//RTT logger info
#define LOG_MODULE_NAME spi_master
LOG_MODULE_REGISTER(LOG_MODULE_NAME);/*** @brief 初始化SPI设备* * 该函数用于初始化SPI主设备及其相关的片选GPIO引脚。* 主要包括获取设备句柄、检查设备是否就绪等操作。* * @param 无* * @return 无*/
static void spi_master_init(void)
{//spi_dev = DEVICE_DT_GET(MY_SPI_MASTER);if(!device_is_ready(spi_dev)) {printk("SPI master device not ready!\n");}struct gpio_dt_spec spim_cs_gpio = MY_SPI_MASTER_CS_DT_SPEC;if(!device_is_ready(spim_cs_gpio.port)){printk("SPI master chip select device not ready!\n");}
}static struct spi_config spi_cfg = {.operation = SPI_WORD_SET(8) | SPI_TRANSFER_MSB,.frequency = 4000000,.slave = 0,//通过reg_my_spi_master找到父节点（spi1），并获取cs-gpios节点spec//.cs = {.gpio = MY_SPI_MASTER_CS_DT_SPEC, .delay = 0},//或者通过父节点找到cs_gpios节点信息.cs = {.gpio = {.port = DEVICE_DT_GET(DT_GPIO_CTLR(DT_NODELABEL(my_spi_master), cs_gpios)),.pin = DT_GPIO_PIN(DT_NODELABEL(my_spi_master), cs_gpios),.dt_flags = GPIO_ACTIVE_LOW,},.delay = 0,}
};/*** @brief 通过SPI总线同时发送和接收数据* * @param tx_buffer 指向发送数据缓冲区的指针* @param rx_buffer 指向接收数据缓冲区的指针* @param len       要传输的数据长度（字节数）* * @return 返回spi_transceive函数的执行结果，通常为0表示成功，负值表示失败* * 该函数使用SPI全双工通信方式，同时发送和接收指定长度的数据。* 发送数据来自tx_buffer，接收到的数据存储在rx_buffer中。*/
static int spim_write_read_data(uint8_t *tx_buffer, uint8_t *rx_buffer, size_t len)
{const struct spi_buf tx_buf = {.buf = tx_buffer,.len = len,};const struct spi_buf_set tx = {.buffers = &tx_buf,.count = 1};struct spi_buf rx_buf = {.buf = rx_buffer,.len = len,};const struct spi_buf_set rx = {.buffers = &rx_buf,.count = 1};return spi_transceive(spi_dev, &spi_cfg, &tx, &rx);
}int main(void)
{int ret;uint8_t tx_buffer[2] = {0x00,0x01};uint8_t rx_buffer[2];spi_master_init();LOG_INF("SPI master example started\n");while (1) {ret = spim_write_read_data(tx_buffer,rx_buffer,2);if(ret != 0){LOG_INF("SPI master error: %i\n", ret);}k_msleep(SLEEP_TIME_MS);LOG_INF("APP Running\r\n");}return 0;
}