Android SPI DMA驱动开发与HAL联调 - 第2节
SPI 四线制信号与物理连接
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步、全双工、主从架构的串行通信协议。物理层由 4 根信号线构成，所有通信由主设备（Master）发起并控制时钟。
| 信号线 | 全称 | 方向 | 功能描述 |
|---|---|---|---|
| SCLK | Serial Clock | Master → Slave | 由主设备产生的同步时钟，决定数据传输速率 |
| MOSI | Master Out Slave In | Master → Slave | 主设备输出数据线，从设备接收数据 |
| MISO | Master In Slave Out | Slave → Master | 从设备输出数据线，主设备接收数据 |
| CS | Chip Select | Master → Slave | 片选信号，低电平有效，选中特定从设备 |
关键理解：SPI 是全双工协议——在每个时钟周期，主设备通过 MOSI 发送一位数据，同时从设备通过 MISO 返回一位数据。这意味着一次传输同时完成发送和接收。
多从设备连接拓扑
SPI 支持一主多从架构。每个从设备独占一根 CS 线，主设备通过拉低对应 CS 线来选中目标从设备。未选中的从设备必须将 MISO 引脚置为高阻态，避免总线冲突。
驱动开发陷阱：在 Android BSP 中，如果从设备 MISO 引脚未配置为高阻态，多个从设备同时驱动 MISO 会导致总线短路，严重时可能损坏硬件。务必在设备树中正确配置各从设备的 SPI 模式。
SPI 工作模式：CPOL 与 CPHA
SPI 协议通过 CPOL（Clock Polarity，时钟极性）和 CPHA（Clock Phase，时钟相位）两个参数定义 4 种工作模式。这两个参数决定了数据采样和切换的时序关系。
CPOL：时钟极性
- CPOL = 0：空闲状态时 SCLK 为低电平（0）。
- CPOL = 1：空闲状态时 SCLK 为高电平（1）。
CPHA：时钟相位
- CPHA = 0：数据在 SCLK 的第一个边沿（上升沿或下降沿）被采样。
- CPHA = 1：数据在 SCLK 的第二个边沿被采样。
| 模式 | CPOL | CPHA | 空闲时钟电平 | 数据采样边沿 | 数据切换边沿 |
|---|---|---|---|---|---|
| 模式 0 | 0 | 0 | 低电平 | 上升沿 | 下降沿 |
| 模式 1 | 0 | 1 | 低电平 | 下降沿 | 上升沿 |
| 模式 2 | 1 | 0 | 高电平 | 下降沿 | 上升沿 |
| 模式 3 | 1 | 1 | 高电平 | 上升沿 | 下降沿 |
Android 驱动经验：绝大多数 SPI 从设备（如传感器、ADC、显示屏）默认使用 模式 0（CPOL=0, CPHA=0）。在设备树中通过
spi-cpol 和 spi-cpha 属性指定模式。如果主从模式不匹配，数据将全部错位，表现为通信完全失败。
时钟极性与相位时序详解
理解 CPOL 和 CPHA 组合的关键在于：数据采样边沿和数据切换边沿总是交替出现。主设备在切换边沿更新 MOSI 数据，从设备在采样边沿读取 MOSI；同时从设备在切换边沿更新 MISO 数据，主设备在采样边沿读取 MISO。