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AB32VG1系列之软件SPI方式

发布于 2021-03-29 22:45:23 浏览：936 订阅该版

本人非常荣幸参与了中科蓝讯AB32VG1 RISC-V开发板模块的评测任务活动并成功抢到测试SPI模块的机会，在此感谢主办方给予我这次机会。
    说起这块板子，中规中矩。如下图1所示，AB32VG1 RISC-V开发板实物图。
![webwxgetmsgimg.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210329/c4cfa086e4dbe55e8bb677af9334cd96.jpg)
               图1   AB32VG1 RISC-V开发板实物图
    AB32VG1 RISC-V开发板板载硬件资源相对还是丰富的，我主要申请的测试SPI任务。翻看了AB32VG1 RISC-V reg 手册，看到里面注明是有硬件SPI功能的（不过，我没有看的太明白相关描述）。
![1.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210329/2a2a8ad28ae1255f3992b4b056861e4e.png)
               图2 AB32VG1 reg手册
   这里，我还是按照任务软件SPI来进行测试工作的，如何验证软件SPI功能，那就需要借助一个SPI接口的设备了。我使用的是1.54寸墨水屏模块来验证软件SPI功能。其连接关系如下表所示。
               表1 AB32VG1开发板引脚与墨水屏模块引脚连接关系
![3.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210329/ec702bd7e6638ea8d9a44a612c64a2c5.png)
    为了保证测试工作能够顺利进行，我先对这几个引脚能否工作进行了测试。用杜邦线依次将上表中（除了PF.1）引脚与彩色LED中的LED-R引脚连接起来，然后依次用点灯程序测试，除了PA.7感觉驱动弱一点外，均可以正常工作。印象看寄存器手册时，可以设置上拉阻值的，还是没有静下心来，没有尝试更改，只是将PA.0和PA.7连接线对调了一下。
    经过近2周的测试工作（这里需要说明一下，其实工作就是将墨水屏的arduino代码改写一下，我开始觉得工作难度不大，但是实际效果很差，而且没有成功驱动墨水屏，感觉很失败，稍后总结一下原因），现在将自己写的代码列出来，希望大家帮我找找问题所在（这里只贴出初始化部分，显示部分就不贴了。）
```
// Display resolution
#define EPD_WIDTH       152
#define EPD_HEIGHT      152

// EPD1IN54B commands
#define PANEL_SETTING                               0x00
#define POWER_SETTING                               0x01
#define POWER_OFF                                   0x02
#define POWER_OFF_SEQUENCE_SETTING                  0x03
#define POWER_ON                                    0x04
#define POWER_ON_MEASURE                            0x05
#define BOOSTER_SOFT_START                          0x06
#define DEEP_SLEEP                                  0x07
#define DATA_START_TRANSMISSION_1                   0x10
#define DATA_STOP                                   0x11
#define DISPLAY_REFRESH                             0x12
#define DATA_START_TRANSMISSION_2                   0x13
#define PLL_CONTROL                                 0x30
#define TEMPERATURE_SENSOR_COMMAND                  0x40
#define TEMPERATURE_SENSOR_CALIBRATION              0x41
#define TEMPERATURE_SENSOR_WRITE                    0x42
#define TEMPERATURE_SENSOR_READ                     0x43
#define VCOM_AND_DATA_INTERVAL_SETTING              0x50
#define LOW_POWER_DETECTION                         0x51
#define TCON_SETTING                                0x60
#define TCON_RESOLUTION                             0x61
#define SOURCE_AND_GATE_START_SETTING               0x62
#define GET_STATUS                                  0x71
#define AUTO_MEASURE_VCOM                           0x80
#define VCOM_VALUE                                  0x81
#define VCM_DC_SETTING_REGISTER                     0x82
#define PROGRAM_MODE                                0xA0
#define ACTIVE_PROGRAM                              0xA1
#define READ_OTP_DATA                               0xA2

//PA0、PA1、PA2、PE4、PA6
/*--------------------引脚定义--------------------------*/
uint8_t SPI_CS;//低电平有效
uint8_t SPI_SCK;
uint8_t SPI_MOSI;
uint8_t SPI_MISO;
uint8_t OLED_DC;//数据/命令控制引脚（高电平表示数据，低电平表示命令）
uint8_t OLED_RES;//外部复位引脚（低电平复位）
uint8_t OLED_BUSY ;//工作状态输出引脚（高电平表示正在工作）

#define SPI_CS_HIGH         rt_pin_write(SPI_CS, PIN_HIGH)
#define SPI_CS_LOW          rt_pin_write(SPI_CS, PIN_LOW)

#define SPI_SCK_HIGH        rt_pin_write(SPI_SCK, PIN_HIGH)
#define SPI_SCK_LOW         rt_pin_write(SPI_SCK, PIN_LOW)

#define SPI_MOSI_HIGH       rt_pin_write(SPI_MOSI, PIN_HIGH)
#define SPI_MOSI_LOW        rt_pin_write(SPI_MOSI, PIN_LOW)

#define OLED_DC_HIGH        rt_pin_write(OLED_DC, PIN_HIGH)
#define OLED_DC_LOW         rt_pin_write(OLED_DC, PIN_LOW)

#define OLED_RES_HIGH       rt_pin_write(OLED_RES, PIN_HIGH)
#define OLED_RES_LOW        rt_pin_write(OLED_RES, PIN_LOW)

/*definition--------------------------------------------*/

const unsigned char lut_vcom0[] = {
    0x0E, 0x14, 0x01, 0x0A, 0x06, 0x04, 0x0A, 0x0A,
    0x0F, 0x03, 0x03, 0x0C, 0x06, 0x0A, 0x00
};

const unsigned char lut_w[] = {
    0x0E, 0x14, 0x01, 0x0A, 0x46, 0x04, 0x8A, 0x4A,
    0x0F, 0x83, 0x43, 0x0C, 0x86, 0x0A, 0x04
};

const unsigned char lut_b[] = {
    0x0E, 0x14, 0x01, 0x8A, 0x06, 0x04, 0x8A, 0x4A,
    0x0F, 0x83, 0x43, 0x0C, 0x06, 0x4A, 0x04
};

const unsigned char lut_g1[] = {
    0x8E, 0x94, 0x01, 0x8A, 0x06, 0x04, 0x8A, 0x4A,
    0x0F, 0x83, 0x43, 0x0C, 0x06, 0x0A, 0x04
};

const unsigned char lut_g2[] = {
    0x8E, 0x94, 0x01, 0x8A, 0x06, 0x04, 0x8A, 0x4A,
    0x0F, 0x83, 0x43, 0x0C, 0x06, 0x0A, 0x04
};

const unsigned char lut_vcom1[] = {
    0x03, 0x1D, 0x01, 0x01, 0x08, 0x23, 0x37, 0x37,
    0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
};

const unsigned char lut_red0[] = {
    0x83, 0x5D, 0x01, 0x81, 0x48, 0x23, 0x77, 0x77,
    0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
};

const unsigned char lut_red1[] = {
    0x03, 0x1D, 0x01, 0x01, 0x08, 0x23, 0x37, 0x37,
    0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
};

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void spi_send_byte(uint8_t value)
* 函数功能:  发送8bit数据
* 函数说明:  gpio模拟spi
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void spi_send_byte(uint8_t value)
{
    uint8_t i;
    uint8_t data=0;

SPI_SCK_LOW;     //先将时钟线拉低

for(i=0;i<8;i++)
    {
       if((value&0x80)==0x80)  //从高位发送
       {
           SPI_MOSI_HIGH;
       }
       else
       {
           SPI_MOSI_LOW;
       }

SPI_SCK_HIGH;  //将时钟线拉高，在时钟上升沿，数据发送到从设备
       value<<=1;
       //data<<=1;

//if(rt_pin_read(SPI_MISO))   //读取从设备发射的数据
      //{
      //   data|=0x01;
      //}
      SPI_SCK_LOW;     //在下降沿数据被读取到主机
   }

return data;         //返回读取到的数据
}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void spi_init(void)
* 函数功能:  gpio模拟spi端口初始化
* 函数说明:  gpio模拟spi
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void spi_init(void)
{
    rt_pin_mode(SPI_CS, PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_mode(SPI_SCK, PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_mode(SPI_MOSI, PIN_MODE_OUTPUT);
    //rt_pin_mode(SPI_MISO, PIN_MODE_INPUT_PULLUP);
    rt_pin_mode(OLED_DC, PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_mode(OLED_RES, PIN_MODE_OUTPUT);
    rt_pin_mode(OLED_BUSY, PIN_MODE_INPUT);
}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_reset(void)
* 函数功能:   复位EPD屏
* 函数说明:  
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void EPD_reset(void)
{
    SPI_CS_HIGH;
    rt_thread_mdelay(200);
    SPI_CS_LOW;
    rt_thread_mdelay(200);
    SPI_CS_HIGH;
    rt_thread_mdelay(200);

}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_send_cmd(uint8_t cmd)
* 函数功能:   向EPD屏发送命令
* 函数说明:  
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void  EPD_send_cmd(uint8_t  cmd)
{
    OLED_DC_LOW;
    SPI_CS_LOW;
    spi_send_byte(cmd);
    SPI_CS_HIGH;
}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_send_data(uint8_t data)
* 函数功能:   向EPD屏发送数据
* 函数说明:  
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void  EPD_send_data(uint8_t  data)
{
    OLED_DC_HIGH;
    SPI_CS_LOW;
    spi_send_byte(data);
    SPI_CS_HIGH;
}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_wait_2_idle(void)
* 函数功能:   等待EPD屏空闲
* 函数说明:  
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void  EPD_wait_2_idle(void)
{
    while(rt_pin_read(OLED_BUSY) == 0) {      //LOW: busy, HIGH: idle
        rt_thread_mdelay(200);
        rt_kprintf("\n--ddddd'");//目前定位的问题所在，不知道是引脚问题还是协议问题，一直读取为高电平。主要手头没有示波器，无法抓取信号。另外，这种兼容arduino、树莓派方式的母排座方式，令人也不习惯。连接墨水屏，还得找公母对的杜邦线。
        }
}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_set_lut_bw(void)
* 函数功能:   将EPD屏设置黑白模式
* 函数说明:  
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void  EPD_set_lut_bw(void)
{
    uint32_t count;
    EPD_send_cmd(0x20);         //g vcom
    for(count = 0; count < 15; count++) {
        EPD_send_data(lut_vcom0[count]);
    }

EPD_send_cmd(0x21);        //g ww --
    for(count = 0; count < 15; count++) {
        EPD_send_data(lut_w[count]);
    }

EPD_send_cmd(0x22);         //g bw r
    for(count = 0; count < 15; count++) {
        EPD_send_data(lut_b[count]);
    }

EPD_send_cmd(0x23);         //g wb w
    for(count = 0; count < 15; count++) {
        EPD_send_data(lut_g1[count]);
    }

EPD_send_cmd(0x24);         //g bb b
    for(count = 0; count < 15; count++) {
        EPD_send_data(lut_g2[count]);
    }
}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_set_lut_r(void)
* 函数功能:   将EPD屏设置红色模式
* 函数说明:  
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void EPD_set_lut_r(void)
{
    uint32_t count;
    EPD_send_cmd(0x25);
    for(count = 0; count < 15; count++) {
       EPD_send_data(lut_vcom1[count]);
    }

EPD_send_cmd(0x26);
    for(count = 0; count < 15; count++) {
       EPD_send_data(lut_red0[count]);
    }

EPD_send_cmd(0x27);
    for(count = 0; count < 15; count++) {
       EPD_send_data(lut_red1[count]);
    }
}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_init(void)
* 函数功能:   初始化EPD屏
* 函数说明:  
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
uint8_t EPD_init(void)
{
    EPD_reset();

EPD_send_cmd(POWER_SETTING);
    EPD_send_data(0x07);
    EPD_send_data(0x00);
    EPD_send_data(0x08);
    EPD_send_data(0x00);

EPD_send_cmd(BOOSTER_SOFT_START);
    EPD_send_data(0x07);
    EPD_send_data(0x07);
    EPD_send_data(0x07);

EPD_send_cmd(POWER_ON);

EPD_wait_2_idle();

EPD_send_cmd(PANEL_SETTING);
    EPD_send_data(0x0f);
    EPD_send_data(0x0d);

EPD_send_cmd(VCOM_AND_DATA_INTERVAL_SETTING);
    EPD_send_data(0xF7);

EPD_send_cmd(PLL_CONTROL);
    EPD_send_data(0x39);

EPD_send_cmd(TCON_RESOLUTION);  //set x and y
    EPD_send_data(EPD_WIDTH & 0xff);            //x
    EPD_send_data(EPD_HEIGHT >> 8);            //y High eight
    EPD_send_data(EPD_HEIGHT & 0xff);            //y Low eight

EPD_send_cmd(VCM_DC_SETTING_REGISTER); //VCOM
    EPD_send_data(0x0E);

EPD_set_lut_bw();
    EPD_set_lut_r();
    
    return 0;
}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_clear(void)
* 函数功能:  清EPD屏
* 函数说明:  gpio模拟spi
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void EPD_clear(void)
{
    uint32_t Width, Height;
    Width = (EPD_WIDTH % 8 == 0)? (EPD_WIDTH / 8 ): (EPD_WIDTH / 8 + 1);
    Height = EPD_HEIGHT;

//send black data
    EPD_send_cmd(DATA_START_TRANSMISSION_1);
    for(uint32_t i = 0; i < Height; i++) {
        for(uint32_t i = 0; i < Width; i++) {
            EPD_send_data(0xFF);
        }
    }
    //send red data
    EPD_send_cmd(DATA_START_TRANSMISSION_2);
    for(uint32_t i = 0; i < Height; i++) {
        for(uint32_t i = 0; i < Width; i++) {
            EPD_send_data(0xFF);
        }
    }

EPD_send_cmd(DISPLAY_REFRESH);
    EPD_wait_2_idle();
}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_display(const uint8_t *blackimage, const uint8_t *redimage)
* 函数功能:  显示一副图片
* 函数说明:  gpio模拟spi
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void EPD_display(const uint8_t *blackimage, const uint8_t *redimage)
{
    uint32_t Width, Height;
    Width = (EPD_WIDTH % 8 == 0)? (EPD_WIDTH / 8 ): (EPD_WIDTH / 8 + 1);
    Height = EPD_HEIGHT;

EPD_send_cmd(DATA_START_TRANSMISSION_1);
    for (uint32_t j = 0; j < Height; j++) {
        for (uint32_t i = 0; i < Width; i++) {
            EPD_send_data(blackimage[i + j * Width]);
        }
    }

EPD_send_cmd(DATA_START_TRANSMISSION_2);
    for (uint32_t j = 0; j < Height; j++) {
        for (uint32_t i = 0; i < Width; i++) {
            EPD_send_data(redimage[i + j * Width]);
        }
    }

//Display refresh
    EPD_send_cmd(DISPLAY_REFRESH);
    EPD_wait_2_idle();

}

/*******************************************************************************
* 函数名称:  void EPD_sleep(void)
* 函数功能:  进入睡眠模式
* 函数说明:  gpio模拟spi
* 输入参数:  
* 输出参数:  
* 返回值    :  
*******************************************************************************/
void EPD_sleep(void)
{
    EPD_send_cmd(VCOM_AND_DATA_INTERVAL_SETTING);
    EPD_send_data(0x17);
    EPD_send_cmd(VCM_DC_SETTING_REGISTER);         //to solve Vcom drop
    EPD_send_data(0x00);
    EPD_send_cmd(POWER_SETTING);         //power setting
    EPD_send_data(0x02);        //gate switch to external
    EPD_send_data(0x00);
    EPD_send_data(0x00);
    EPD_send_data(0x00);
    EPD_wait_2_idle();
    EPD_send_cmd(POWER_OFF);         //power off
}

int main(void)
{
    uint32_t cnt = 0;
    uint8_t pin = rt_pin_get("PE.1");
    rt_pin_mode(pin, PIN_MODE_OUTPUT);
    SPI_CS = rt_pin_get("PA.0");//低电平有效
    SPI_SCK = rt_pin_get("PA.1");
    SPI_MOSI  = rt_pin_get("PF.0");
    SPI_MISO  = rt_pin_get("PA.7");

OLED_DC = rt_pin_get("PF.0");//数据/命令控制引脚（高电平表示数据，低电平表示命令）
    OLED_RES = rt_pin_get("PA.5");//外部复位引脚（低电平复位）
    OLED_BUSY = rt_pin_get("PF.1");//工作状态输出引脚（高电平表示正在工作）
    spi_init();

rt_kprintf("Reading.....");
    if(EPD_init()) {
        rt_kprintf("e-Paper init failed\r\n");
    }
   
    EPD_clear();
    rt_thread_mdelay(200);

while (1)
    {
        if (cnt % 2 == 0) {
            rt_pin_write(pin, PIN_LOW);
        } else {
            rt_pin_write(pin, PIN_HIGH);
        }
        cnt++;
        rt_thread_mdelay(1000);
    }

return 0;
}
```    
    希望有大侠帮我释疑，或提出解决方案。
    
    下来谈谈我的使用感受：从硬件角度说，AB32VG1开发板功能还是非常强大，我目前还只是触摸一下冰山的一角，相信其强大的功能会在今后项目中发挥出来。但测试过程中由于中科蓝讯方没有提供X_LINK模块功能（开发板原理图上看到此模块，虽然不知道它具有哪些功能，但从名字看，应该功能不必J_LINK差吧。）令我感到非常遗憾，以及在测试工作中感到非常痛苦，让我不停的在RT Studio IDE、downloader和串口putty间来回切换，导致工作效率非常低下。如果AB32VG1开发板能支持像J-Link在IDE环境中单步调试、查看var等功能，那么相信基于该板子的开发工作会更高的，也能更好的定位问题所在。