SPI开发硬件设计+CH390H实战：从入门到精通！

从零开始学习SPI开发？本教程手把手教你硬件设计方法，并通过CH390H示例项目，逐步进阶至精通级开发能力。

本文以Air780EPM为例，分享SPI接口的开发注意事项及硬件设计要点。

一、Air780EPM的SPI功能支持

在Air780EPM中，SPI接口通过特定GPIO引脚实现，需结合LuatOS的API进行配置。通过合理设计和调试，可高效连接多种外设，扩展物联网应用功能。

1.1 硬件支持

1）接口数量：

Air780EPM支持4路SPI接口：

1路用于SPI LCD；

1路用于SPI Camera；

2路标准SPI接口(Air780EPM开发板中将SPI0用于了以太网接口)。

这里需要特别注意：LCD和Camera专用SPI接口，无法作为标准SPI接口使用。

管脚映射图等最新资料下载：https://docs.openluat.com/air780epm/luatos/hardware/design/spi/

2）电压兼容性：

SPI接口电压可通过IO_SEL引脚配置为1.8V或3.3V，需注意与外设的电平匹配，否则需添加电平转换电路。

1.2 软件支持

以下仅针对2路标准SPI接口进行介绍。

协议兼容性：支持标准SPI协议（主模式）。

工作模式：

主模式（Master）：支持。

从模式（Slave）：不支持（暂不支持）。

速率支持：最大时钟频率：25.6MHz（需外设支持）。

典型应用频率：1MHz~10MHz（需根据外设能力调整）。

LuatOS API：

提供spi.setup()、spi.send()、spi.receive() 等函数控制SPI通信。

二、开发注意事项

使用Air780EPM和LuatOS进行SPI开发时，需特别关注以下关键事项。

2.1 硬件设计

1）信号线配置：确保SPI引脚（CLK、MOSI、MISO、CS）正确连接，避免与其他复用功能（如UART、I2C、PWM、GPIO 等）冲突。

2）电平匹配：

若外设为5V电平，需通过电平转换芯片（如TXB0104）转换至3.3V或1.8V，保持与VDD_EXT电平一致。

3）信号完整性：

SPI线需远离高频干扰源（如电源线、射频模块）；高速通信时，SCLK线长度应≤10cm，避免信号反射或延迟。

2.2 软件配置

1）初始化步骤：

2）低功耗模式：

SPI接口在模块休眠时会掉电，需在唤醒后重新初始化。

2.3 调试与常见问题

通信失败时，可从以下几个方面进行排查。

1）检查时钟频率：外设最大支持速率需≥配置速率（如外设仅支持 5MHz，需设置spi.setup(1, 5e6, ...)）。

2）数据格式匹配：

确保CPOL/CPHA模式与外设一致（参考具体外设数据手册）。

3）CS信号状态：

确认SS引脚在通信期间保持低电平。

4）信号完整性：

用示波器检查CLK、MOSI、MISO波形是否正常。

2.4 其他关键点：

1）GPIO复用：

确保SPI引脚未被其他功能（如UART、I2C、PWM、GPIO 等）占用，在使用SPI功能之前务必使用LuatIO 工具进行初始化配置。

2）DMA与FIFO优化：

高速传输时启用DMA模式；避免FIFO溢出，需合理设置缓冲区大小。

3）固件版本：

使用支持SPI功能的LuatOS固件。

详见最新固件说明：https://docs.openluat.com/air780epm/luatos/firmware/version/

三、以太网芯片CH390H示例

下文以Air780EPM开发板上SPI接口的以太网芯片CH390H为例，分享SPI接口的常用用法。

3.1 硬件电路

Air780EPM二次开发的原理图和PCB等硬件参考设计文件，需要的朋友可通过资料中心下载。

最新参考设计文件下载：https://docs.openluat.com/air780epm/luatos/hardware/design/reference/

3.2 软件代码

有关CH390H的代码太长，这里仅截取一段有关SPI0的代码作为示例。

CH390H联网测试完整示例代码，详见源码仓库：https://gitee.com/openLuat/LuatOS/tree/master/module/Air780EPM/demo

今天的内容就分享到这里了~

审核编辑 黄宇