NVIDIA Jetson Orin Nano Spidev 使用教程

2024-08-27 09:44
文章标签 使用 教程 nvidia jetson nano orin spidev

本文主要是介绍NVIDIA Jetson Orin Nano Spidev 使用教程，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

系列文章目录

前言

该项目包含一个 python 模块，用于通过 spidev linux 内核驱动程序从用户空间连接 SPI 设备。

除非另有明确说明，否则所有代码均已获得 MIT 许可。

一、使用方法

import spidev
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(bus, device)
to_send = [0x01, 0x02, 0x03]
spi.xfer(to_send)

二、设置

import spidev
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(bus, device)# Settings (for example)
spi.max_speed_hz = 5000
spi.mode = 0b01...
参数

bits_per_word

cshigh

loop设置 "SPI_LOOP "标志以启用环回模式
no_cs设置 "SPI_NO_CS "标志，禁用片选（尽管驱动程序可能仍拥有 CS 引脚）。

lsbfirst

max_speed_hz

modeSPI 模式为时钟极性和相位 [CPOL|CPHA] 的两位模式，最小：0b00 = 0，最大：0b11 = 3： 0b11 = 3
threewire共享 SI/SO 信号
read0如果 cshigh == True，在向低 CS 传输后读取 0 字节

三、方法

open(bus, device)

 连接指定的 SPI 设备，打开 /dev/spidev<bus>.<device>

readbytes(n)

从 SPI 设备读取 n 个字节。

writebytes(list of values)

向 SPI 设备写入数值列表。

writebytes2(list of values)

        与 writebytes 类似，但可接受任意大的列表。如果列表大小超过缓冲区大小（从 /sys/module/spidev/parameters/bufsiz），数据将被分割成小块，并分多次发送。

        此外，writebytes2 还能理解缓冲区协议，因此它可以接受 numpy 字节数组，而无需先用 tolist() 进行转换。这样，在需要向 SPI 连接的显示器传输坐标系帧时，性能就会大大提高。

xfer(list of values[, speed_hz, delay_usec, bits_per_word])

执行 SPI 传输。在两个区块之间应释放并重新激活片选。延时（Delay）指定块与块之间的延时，单位为 usec。

xfer2(list of values[, speed_hz, delay_usec, bits_per_word])

执行 SPI 交易。芯片选择应在各块之间保持激活状态。

xfer3(list of values[, speed_hz, delay_usec, bits_per_word])

与 xfer2 类似，但可接受任意大的列表。如果列表大小超过缓冲区大小（从 /sys/module/spidev/parameters/bufsiz），数据将被分割成小块，并分多次发送。

close()

断开与 SPI 设备的连接。

四、实际使用

4.1 硬件连接

五、spidev-test

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/** SPI testing utility (using spidev driver)** Copyright (c) 2007  MontaVista Software, Inc.* Copyright (c) 2007  Anton Vorontsov <avorontsov@ru.mvista.com>** Cross-compile with cross-gcc -I/path/to/cross-kernel/include*/#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <getopt.h>
#include <fcntl.h>
#include <time.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/spi/spidev.h>#define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a) / sizeof((a)[0]))static void pabort(const char *s)
{if (errno != 0)perror(s);elseprintf("%s\n", s);abort();
}static const char *device = "/dev/spidev1.1";
static uint32_t mode;
static uint8_t bits = 8;
static char *input_file;
static char *output_file;
static uint32_t speed = 500000;
static uint16_t delay;
static int verbose;
static int transfer_size;
static int iterations;
static int interval = 5; /* interval in seconds for showing transfer rate */static uint8_t default_tx[] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x95,0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,0xF0, 0x0D,
};static uint8_t default_rx[ARRAY_SIZE(default_tx)] = {0, };
static char *input_tx;static void hex_dump(const void *src, size_t length, size_t line_size,char *prefix)
{int i = 0;const unsigned char *address = src;const unsigned char *line = address;unsigned char c;printf("%s | ", prefix);while (length-- > 0) {printf("%02X ", *address++);if (!(++i % line_size) || (length == 0 && i % line_size)) {if (length == 0) {while (i++ % line_size)printf("__ ");}printf(" |");while (line < address) {c = *line++;printf("%c", (c < 32 || c > 126) ? '.' : c);}printf("|\n");if (length > 0)printf("%s | ", prefix);}}
}/**  Unescape - process hexadecimal escape character*      converts shell input "\x23" -> 0x23*/
static int unescape(char *_dst, char *_src, size_t len)
{int ret = 0;int match;char *src = _src;char *dst = _dst;unsigned int ch;while (*src) {if (*src == '\\' && *(src+1) == 'x') {match = sscanf(src + 2, "%2x", &ch);if (!match)pabort("malformed input string");src += 4;*dst++ = (unsigned char)ch;} else {*dst++ = *src++;}ret++;}return ret;
}static void transfer(int fd, uint8_t const *tx, uint8_t const *rx, size_t len)
{int ret;int out_fd;struct spi_ioc_transfer tr = {.tx_buf = (unsigned long)tx,.rx_buf = (unsigned long)rx,.len = len,.delay_usecs = delay,.speed_hz = speed,.bits_per_word = bits,};if (mode & SPI_TX_OCTAL)tr.tx_nbits = 8;else if (mode & SPI_TX_QUAD)tr.tx_nbits = 4;else if (mode & SPI_TX_DUAL)tr.tx_nbits = 2;if (mode & SPI_RX_OCTAL)tr.rx_nbits = 8;else if (mode & SPI_RX_QUAD)tr.rx_nbits = 4;else if (mode & SPI_RX_DUAL)tr.rx_nbits = 2;if (!(mode & SPI_LOOP)) {if (mode & (SPI_TX_OCTAL | SPI_TX_QUAD | SPI_TX_DUAL))tr.rx_buf = 0;else if (mode & (SPI_RX_OCTAL | SPI_RX_QUAD | SPI_RX_DUAL))tr.tx_buf = 0;}ret = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr);if (ret < 1)pabort("can't send spi message");if (verbose)hex_dump(tx, len, 32, "TX");if (output_file) {out_fd = open(output_file, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);if (out_fd < 0)pabort("could not open output file");ret = write(out_fd, rx, len);if (ret != len)pabort("not all bytes written to output file");close(out_fd);}if (verbose)hex_dump(rx, len, 32, "RX");
}static void print_usage(const char *prog)
{printf("Usage: %s [-2348CDFHILMNORSZbdilopsv]\n", prog);puts("general device settings:\n""  -D --device         device to use (default /dev/spidev1.1)\n""  -s --speed          max speed (Hz)\n""  -d --delay          delay (usec)\n""  -l --loop           loopback\n""spi mode:\n""  -H --cpha           clock phase\n""  -O --cpol           clock polarity\n""  -F --rx-cpha-flip   flip CPHA on Rx only xfer\n""number of wires for transmission:\n""  -2 --dual           dual transfer\n""  -4 --quad           quad transfer\n""  -8 --octal          octal transfer\n""  -3 --3wire          SI/SO signals shared\n""  -Z --3wire-hiz      high impedance turnaround\n""data:\n""  -i --input          input data from a file (e.g. \"test.bin\")\n""  -o --output         output data to a file (e.g. \"results.bin\")\n""  -p                  Send data (e.g. \"1234\\xde\\xad\")\n""  -S --size           transfer size\n""  -I --iter           iterations\n""additional parameters:\n""  -b --bpw            bits per word\n""  -L --lsb            least significant bit first\n""  -C --cs-high        chip select active high\n""  -N --no-cs          no chip select\n""  -R --ready          slave pulls low to pause\n""  -M --mosi-idle-low  leave mosi line low when idle\n""misc:\n""  -v --verbose        Verbose (show tx buffer)\n");exit(1);
}static void parse_opts(int argc, char *argv[])
{while (1) {static const struct option lopts[] = {{ "device",        1, 0, 'D' },{ "speed",         1, 0, 's' },{ "delay",         1, 0, 'd' },{ "loop",          0, 0, 'l' },{ "cpha",          0, 0, 'H' },{ "cpol",          0, 0, 'O' },{ "rx-cpha-flip",  0, 0, 'F' },{ "dual",          0, 0, '2' },{ "quad",          0, 0, '4' },{ "octal",         0, 0, '8' },{ "3wire",         0, 0, '3' },{ "3wire-hiz",     0, 0, 'Z' },{ "input",         1, 0, 'i' },{ "output",        1, 0, 'o' },{ "size",          1, 0, 'S' },{ "iter",          1, 0, 'I' },{ "bpw",           1, 0, 'b' },{ "lsb",           0, 0, 'L' },{ "cs-high",       0, 0, 'C' },{ "no-cs",         0, 0, 'N' },{ "ready",         0, 0, 'R' },{ "mosi-idle-low", 0, 0, 'M' },{ "verbose",       0, 0, 'v' },{ NULL, 0, 0, 0 },};int c;c = getopt_long(argc, argv, "D:s:d:b:i:o:lHOLC3ZFMNR248p:vS:I:",lopts, NULL);if (c == -1)break;switch (c) {case 'D':device = optarg;break;case 's':speed = atoi(optarg);break;case 'd':delay = atoi(optarg);break;case 'b':bits = atoi(optarg);break;case 'i':input_file = optarg;break;case 'o':output_file = optarg;break;case 'l':mode |= SPI_LOOP;break;case 'H':mode |= SPI_CPHA;break;case 'O':mode |= SPI_CPOL;break;case 'L':mode |= SPI_LSB_FIRST;break;case 'C':mode |= SPI_CS_HIGH;break;case '3':mode |= SPI_3WIRE;break;case 'Z':mode |= SPI_3WIRE_HIZ;break;case 'F':mode |= SPI_RX_CPHA_FLIP;break;case 'M':mode |= SPI_MOSI_IDLE_LOW;break;case 'N':mode |= SPI_NO_CS;break;case 'v':verbose = 1;break;case 'R':mode |= SPI_READY;break;case 'p':input_tx = optarg;break;case '2':mode |= SPI_TX_DUAL;break;case '4':mode |= SPI_TX_QUAD;break;case '8':mode |= SPI_TX_OCTAL;break;case 'S':transfer_size = atoi(optarg);break;case 'I':iterations = atoi(optarg);break;default:print_usage(argv[0]);}}if (mode & SPI_LOOP) {if (mode & SPI_TX_DUAL)mode |= SPI_RX_DUAL;if (mode & SPI_TX_QUAD)mode |= SPI_RX_QUAD;if (mode & SPI_TX_OCTAL)mode |= SPI_RX_OCTAL;}
}static void transfer_escaped_string(int fd, char *str)
{size_t size = strlen(str);uint8_t *tx;uint8_t *rx;tx = malloc(size);if (!tx)pabort("can't allocate tx buffer");rx = malloc(size);if (!rx)pabort("can't allocate rx buffer");size = unescape((char *)tx, str, size);transfer(fd, tx, rx, size);free(rx);free(tx);
}static void transfer_file(int fd, char *filename)
{ssize_t bytes;struct stat sb;int tx_fd;uint8_t *tx;uint8_t *rx;if (stat(filename, &sb) == -1)pabort("can't stat input file");tx_fd = open(filename, O_RDONLY);if (tx_fd < 0)pabort("can't open input file");tx = malloc(sb.st_size);if (!tx)pabort("can't allocate tx buffer");rx = malloc(sb.st_size);if (!rx)pabort("can't allocate rx buffer");bytes = read(tx_fd, tx, sb.st_size);if (bytes != sb.st_size)pabort("failed to read input file");transfer(fd, tx, rx, sb.st_size);free(rx);free(tx);close(tx_fd);
}static uint64_t _read_count;
static uint64_t _write_count;static void show_transfer_rate(void)
{static uint64_t prev_read_count, prev_write_count;double rx_rate, tx_rate;rx_rate = ((_read_count - prev_read_count) * 8) / (interval*1000.0);tx_rate = ((_write_count - prev_write_count) * 8) / (interval*1000.0);printf("rate: tx %.1fkbps, rx %.1fkbps\n", rx_rate, tx_rate);prev_read_count = _read_count;prev_write_count = _write_count;
}static void transfer_buf(int fd, int len)
{uint8_t *tx;uint8_t *rx;int i;tx = malloc(len);if (!tx)pabort("can't allocate tx buffer");for (i = 0; i < len; i++)tx[i] = random();rx = malloc(len);if (!rx)pabort("can't allocate rx buffer");transfer(fd, tx, rx, len);_write_count += len;_read_count += len;if (mode & SPI_LOOP) {if (memcmp(tx, rx, len)) {fprintf(stderr, "transfer error !\n");hex_dump(tx, len, 32, "TX");hex_dump(rx, len, 32, "RX");exit(1);}}free(rx);free(tx);
}int main(int argc, char *argv[])
{int ret = 0;int fd;uint32_t request;parse_opts(argc, argv);if (input_tx && input_file)pabort("only one of -p and --input may be selected");fd = open(device, O_RDWR);if (fd < 0)pabort("can't open device");/** spi mode*//* WR is make a request to assign 'mode' */request = mode;ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE32, &mode);if (ret == -1)pabort("can't set spi mode");/* RD is read what mode the device actually is in */ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MODE32, &mode);if (ret == -1)pabort("can't get spi mode");/* Drivers can reject some mode bits without returning an error.* Read the current value to identify what mode it is in, and if it* differs from the requested mode, warn the user.*/if (request != mode)printf("WARNING device does not support requested mode 0x%x\n",request);/** bits per word*/ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits);if (ret == -1)pabort("can't set bits per word");ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &bits);if (ret == -1)pabort("can't get bits per word");/** max speed hz*/ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed);if (ret == -1)pabort("can't set max speed hz");ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ, &speed);if (ret == -1)pabort("can't get max speed hz");printf("spi mode: 0x%x\n", mode);printf("bits per word: %u\n", bits);printf("max speed: %u Hz (%u kHz)\n", speed, speed/1000);if (input_tx)transfer_escaped_string(fd, input_tx);else if (input_file)transfer_file(fd, input_file);else if (transfer_size) {struct timespec last_stat;clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &last_stat);while (iterations-- > 0) {struct timespec current;transfer_buf(fd, transfer_size);clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &current);if (current.tv_sec - last_stat.tv_sec > interval) {show_transfer_rate();last_stat = current;}}printf("total: tx %.1fKB, rx %.1fKB\n",_write_count/1024.0, _read_count/1024.0);} elsetransfer(fd, default_tx, default_rx, sizeof(default_tx));close(fd);return ret;
}

这段代码是一个用于测试SPI (Serial Peripheral Interface) 设备的实用程序。它利用了Linux的spidev驱动来与SPI设备进行通信。以下是代码的主要功能和组成部分的详细解释：

文件头部信息

  • SPDX-License-Identifier: 指定使用的许可证为GPL-2.0-only。
  • 版权声明: 指出代码的版权信息和作者。
  • 交叉编译指令: 使用交叉编译器gcc和指定内核头文件路径来编译程序。

包含的头文件

  • <stdint.h>: 提供固定宽度整数类型的定义。
  • <unistd.h>: 提供标准的Unix系统调用。
  • <stdio.h>: 标准输入输出操作。
  • <stdlib.h>: 提供内存分配和字符串处理函数。
  • <string.h>: 字符串处理函数。
  • <errno.h>: 错误号和错误信息。
  • <getopt.h>: 命令行参数解析。
  • <fcntl.h>: 文件控制操作。
  • <time.h>: 时间相关函数。
  • <sys/ioctl.h>: 输入输出控制操作。
  • <linux/ioctl.h>: Linux特定的ioctl宏。
  • <sys/stat.h>: 文件状态和属性。
  • <linux/types.h>: Linux特定的数据类型。
  • <linux/spi/spidev.h>: SPI设备相关的ioctl命令和数据结构。

定义的宏和常量

  • ARRAY_SIZE(a): 计算数组的元素个数。

全局变量定义

  • device: 默认SPI设备文件路径。
  • mode: SPI模式配置。
  • bits: 每字的位数，默认为8位。
  • input_file: 输入文件路径。
  • output_file: 输出文件路径。
  • speed: SPI最大速度（赫兹）。
  • delay: SPI传输之间的延迟（微秒）。
  • verbose: 是否启用详细输出。
  • transfer_size: 单次传输的大小。
  • iterations: 迭代次数。
  • interval: 显示传输速率的时间间隔（秒）。
  • default_tx 和 default_rx: 默认发送和接收的数据缓冲区。
  • input_tx: 从命令行输入的十六进制转义字符串。

函数定义

  • pabort: 处理错误并终止程序。
    • 参数: const char *s - 错误信息。
    • 功能: 如果errno不为0，则使用perror打印错误信息；否则直接打印s。然后调用abort()终止程序。
  • hex_dump: 打印缓冲区的十六进制转储。
    • 参数: const void *src - 要转储的数据源地址。
    • 参数: size_t length - 数据长度。
    • 参数: size_t line_size - 每行显示的数据项数。
    • 参数: char *prefix - 行前缀字符串。
    • 功能: 打印数据的十六进制形式以及ASCII表示。
  • unescape: 解析十六进制转义序列。
    • 参数: _dst - 目标字符数组。
    • 参数: _src - 源字符数组。
    • 参数: len - 最大长度。
    • 功能: 将源字符串中的十六进制转义序列转换为目标数组中的实际值。
  • transfer: 发送SPI消息并接收响应。
    • 参数: fd - SPI设备文件描述符。
    • 参数: tx - 发送数据缓冲区。
    • 参数: rx - 接收数据缓冲区。
    • 参数: len - 数据长度。
    • 功能: 使用ioctl和struct spi_ioc_transfer结构体发送SPI消息，并根据配置调整传输模式。
  • print_usage: 打印帮助信息。
    • 参数: const char *prog - 程序名称。
    • 功能: 打印程序的使用方法和所有支持的命令行选项。
  • parse_opts: 解析命令行选项。
    • 参数: int argc - 命令行参数个数。
    • 参数: char *argv[] - 命令行参数数组。
    • 功能: 解析命令行选项，设置全局变量。
  • transfer_escaped_string: 传输十六进制转义字符串。
    • 参数: fd - SPI设备文件描述符。
    • 参数: char *str - 十六进制转义字符串。
    • 功能: 将十六进制转义字符串转换为二进制数据并发送。
  • transfer_file: 传输文件内容。
    • 参数: fd - SPI设备文件描述符。
    • 参数: char *filename - 文件名。
    • 功能: 读取文件内容并发送到SPI设备。
  • show_transfer_rate: 显示传输速率。
    • 功能: 显示当前的发送和接收速率。
  • transfer_buf: 生成随机数据并进行传输。
    • 参数: fd - SPI设备文件描述符。
    • 参数: int len - 数据长度。
    • 功能: 生成随机数据并发送到SPI设备，同时记录发送和接收的总字节数。
  • main: 主函数，程序入口。
    • 参数: int argc - 命令行参数个数。
    • 参数: char *argv[] - 命令行参数数组。
    • 功能: 解析命令行参数，打开SPI设备文件，设置SPI模式、每字位数和最大速度，执行不同的传输操作，并关闭SPI设备文件。

主函数流程

  1. 解析命令行参数。
  2. 打开SPI设备文件。
  3. 设置SPI模式、每字位数和最大速度。
  4. 根据命令行参数执行不同的操作：
    • 如果指定了-p或--input参数，则传输指定的十六进制转义字符串或文件。
    • 如果指定了-S或--size参数，则进行多次迭代传输，并显示平均传输速率。
    • 否则，使用默认数据进行一次传输。
  5. 关闭SPI设备文件并返回。

这个程序可以用来测试SPI设备的功能，验证数据传输的正确性，并测量传输性能。

这篇关于NVIDIA Jetson Orin Nano Spidev 使用教程的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1111318。

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