📚 课程目录第1章课程导学与环境准备

1. 课程导学与环境准备

各位同学好，欢迎来到《SPI接口驱动移植与全志T113内核编译实战》的第一章。这一章我们不做代码，先把地基打牢。我个人习惯是，不管多着急的项目，环境准备这一步绝不能省。你想想看，工具链都没配好，后面写再多代码也是白搭。

1.1 SPI协议基础回顾

SPI，全称Serial Peripheral Interface，说白了就是四根线搞定设备间通信。我刚开始做嵌入式时，总觉得SPI比I2C简单，后来踩了几个坑才发现——越简单的东西，细节越要命。

SPI的四根核心信号线：

信号	全称	方向	作用
SCLK	Serial Clock	主→从	时钟同步，由主机产生
MOSI	Master Out Slave In	主→从	主机发送数据给从机
MISO	Master In Slave Out	从→主	从机回复数据给主机
CS	Chip Select	主→从	片选信号，低电平有效

这里有个关键点：SPI是全双工的。什么意思？就是主机发数据的同时，从机也在往回发数据。我在项目中遇到过有人把SPI当单工用，结果读回来的数据全是错的——嗯，其实是因为没发虚拟字节去触发从机回复。

SPI有四种工作模式，由时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)决定：

模式	CPOL	CPHA	采样边沿	典型场景
模式0	0	0	上升沿采样	最常用，兼容性好
模式1	0	1	下降沿采样	部分ADC芯片
模式2	1	0	下降沿采样	某些Flash芯片
模式3	1	1	上升沿采样	部分传感器

避坑指南：我曾经因为SPI模式没配对，调了整整两天。从机手册上写的是模式0，结果实际要模式3才能工作。所以拿到任何SPI设备，第一件事就是拿示波器看波形，别全信手册。

1.2 全志T113芯片概览

全志T113，这是一颗双核Cortex-A7处理器，主频1.2GHz。我选这颗芯片做课程，原因很简单：性价比高、资料全、SPI控制器设计规范。你在实际项目中遇到的SPI问题，T113上基本都能复现。

T113的SPI控制器特性：

支持4个SPI控制器（SPI0~SPI3）
最高时钟频率100MHz
支持DMA传输模式
内置FIFO深度64字节
支持标准SPI、双线SPI、四线SPI

我建议你重点关注SPI0和SPI1，这两个控制器在开发板上引出了标准排针，调试起来最方便。

1.3 开发板选型与硬件连接

课程使用的是全志T113-S3开发板，某宝上两百多块就能买到。选这块板子还有一个原因——它的原理图是开源的，后面我们做驱动移植时，查引脚复用关系会非常方便。

硬件连接其实就几步：

把SPI从机模块插到面包板上
用杜邦线连接SCLK、MOSI、MISO、CS四根线
注意共地——GND必须连，不然波形全是乱的
检查电平匹配，T113是3.3V电平，别直接接5V设备

小技巧：我习惯在CS线上串一个10kΩ上拉电阻到3.3V。这样在SPI总线空闲时，CS被拉高，从机不会误触发。这个习惯帮我避免过好几次莫名其妙的通信错误。

1.4 Ubuntu开发环境搭建

开发环境我用的是Ubuntu 22.04 LTS。为什么选这个版本？因为全志官方SDK就是基于这个版本测试的，你用其他版本可能会遇到依赖库版本不兼容的问题。

安装必要工具包：

sudo apt update
sudo apt install -y build-essential git vim
sudo apt install -y libncurses5-dev libssl-dev
sudo apt install -y flex bison bc
sudo apt install -y u-boot-tools device-tree-compiler

这里有个坑：libncurses5-dev和libncurses-dev是两个不同的包。我刚开始装的是后者，结果make menuconfig时界面全是乱码。后来才发现全志的配置脚本依赖的是ncurses5的库。

1.5 交叉编译工具链安装与验证

交叉编译工具链，说白了就是在PC上编译出能在ARM芯片上运行的程序。我们用的是Linaro提供的gcc-arm-linux-gnueabihf工具链。

安装步骤：

# 下载工具链
wget https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/latest-7/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

# 解压到指定目录
tar -xvf gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz -C /opt/

# 添加环境变量
echo 'export PATH=$PATH:/opt/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

验证是否安装成功：

arm-linux-gnueabihf-gcc --version

如果看到类似下面的输出，说明工具链已经就绪：

arm-linux-gnueabihf-gcc (Linaro GCC 7.5.0-2019.12) 7.5.0
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.

  验证小实验：写一个简单的hello.c，用交叉编译器编译，然后放到开发板上运行。如果能在板子上打印出"Hello SPI"，那你的环境就彻底准备好了。

本章知识结构

下面这张图把本章的核心知识点串了起来，你可以对照着检查自己是否都掌握了：