SPI（Serial Peripheral Interface）是一种高速的同步串行通信协议，常用于短距离、全双工设备间通信。

本文以OPEN开发主推型号之一Air780EPM为例，分享SPI接口的开发注意事项及硬件设计要点。

1、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。

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。

 ▼   主要功能特性   ▼

• 支持FIFO：
  支持16字节FIFO（First In First Out，先入先出缓存），提升数据传输效率。

• 支持DMA：
  支持DMA模式（Direct Memory Access，直接存储器访问），减少CPU占用率。

• 数据位数：
  支持8位、16位等数据宽度（需外设匹配）。

在使用LuatOS进行Air780EPM开发应用程序时，可以利用这些由底层硬件和驱动提供的特性，来实现更高效、更稳定、更省电的SPI通信。

2、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/ 

3、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

提供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。

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。