ESP32 S2 的 SPI

Zoologist

ESP32 S2的Arduino环境对于 SPI 的定义是有问题的。

打开ESP32-S2技术参考手册 （“esp32-s2_technical_reference_manual_cn”），可以看到下图：

对于 S2 这个芯片来说，有四个 SPI，其中“SPI0和 SPI1 仅供内部使用，通过仲裁器共享SPI 信号总线”。因此，对于用户来说，只能使用 FSPI（GP-SPI2）和SPI3（GP-SPI3）。对比之前的 ESP32：

同样的有4个 SPI，其中“SPI0控制器作为 cache 访问外部存储单元接口使用” ,因此用户可以使用 SPI1-3，其中 SPI2 又称作 HSPI ，SPI3又称作 VPSI。其中的 HSPI 和 VSPI 只是一个代号，并不表示 High Speed SPI 值了的。

对比二者，再次强调S2只有 FSPI 和 SPI3。但是在\Arduino15\packages\esp32\hardware\esp32\2.0.1\cores\esp32\esp32-hal-spi.h中有如下定义：

1. #if CONFIG_IDF_TARGET_ESP32C3
   
2. 
   
3. #define FSPI  0
   
4. 
   
5. #define HSPI  1
   
6. 
   
7. #else
   
8. 
   
9. #define FSPI  1 //SPI bus attached to the flash (can use the same data lines but different SS)
   
10. 
    
11. #define HSPI  2 //SPI bus normally mapped to pins 12 - 15, but can be matrixed to any pins
    
12. 
    
13. #if CONFIG_IDF_TARGET_ESP32
    
14. 
    
15. #define VSPI  3 //SPI bus normally attached to pins 5, 18, 19 and 23, but can be matrixed to any pins
    
16. 
    
17. #endif
    
18. 
    
19. #endif

复制代码

这样导致在你编写的 ESP32 S2 代码中 FSPI=1 HSPI=2, 换句话说 FSPI 是 SPI1, HSPI 才是GP-SPI2。这会导致之前能够正常运行在ESP32的代码移植到 S2 之后SPI 无法工作（想确认这一点最简单的方法是示波器测量 SPI SCLK 信号）。

此外，SPI.cpp定义的 SPI实际上是 SPI1，这个在 S2 上根本无法工作。

1. #if CONFIG_IDF_TARGET_ESP32
   
2. 
   
3. SPIClass SPI(VSPI);
   
4. 
   
5. #else
   
6. 
   
7. SPIClass SPI(FSPI);
   
8. 
   
9. #endif

复制代码

如果你的代码直接使用 SPI，那么无比将上面的代码修改为 SPIClass SPI(HSPI);。

第二个坑是关于 SPI 引脚分配的，同样在 SPI.cpp 中有如下定义，如果你没有给定 SPI 的引脚，那么默认分配的都是 -1 Pin：

1.     if(sck == -1 && miso == -1 && mosi == -1 && ss == -1) {
   
2. 
   
3. #if CONFIG_IDF_TARGET_ESP32S2
   
4. 
   
5.         _sck = (_spi_num == FSPI) ? SCK : -1;
   
6. 
   
7.         _miso = (_spi_num == FSPI) ? MISO : -1;
   
8. 
   
9.         _mosi = (_spi_num == FSPI) ? MOSI : -1;
   
10. 
    
11.         _ss = (_spi_num == FSPI) ? SS : -1;

复制代码

这个在代码中可以使用 Serial.print(hspi->pinSS()); 进行检查。最后是一个我这边测试过，ESP32 S2 工作正常的SPI 例子。使用 GP-SPI2 ，定义SCLK= 14, MISO = 12, MOSI = 13, SS = 15.

1. 
   
2. #include <SPI.h>
   
3. 
   
4. 
   
5. 
   
6. static const int spiClk = 40000000;
   
7. 
   
8. 
   
9. 
   
10. SPIClass * hspi = NULL;
    
11. 
    
12. 
    
13. 
    
14. void setup() {
    
15. 
    
16.   Serial.begin(115200);
    
17. 
    
18.   //initialise two instances of the SPIClass attached to VSPI and HSPI respectively
    
19. 
    
20.   hspi = new SPIClass(HSPI);
    
21. 
    
22. 
    
23. 
    
24.   //initialise hspi with default pins
    
25. 
    
26.   //SCLK = 14, MISO = 12, MOSI = 13, SS = 15
    
27. 
    
28.   hspi->begin(10,12,11,13);
    
29. 
    
30. 
    
31. 
    
32.   //set up slave select pins as outputs as the Arduino API
    
33. 
    
34.   //doesn't handle automatically pulling SS low
    
35. 
    
36.   pinMode(hspi->pinSS(), OUTPUT); //HSPI SS
    
37. 
    
38. 
    
39. 
    
40. }
    
41. 
    
42. 
    
43. 
    
44. // the loop function runs over and over again until power down or reset
    
45. 
    
46. void loop() {
    
47. 
    
48. 
    
49. 
    
50.   spiCommand(hspi, 0b11001100);
    
51. 
    
52. 
    
53. 
    
54.   Serial.print(MISO);Serial.print(" ");
    
55. 
    
56.   Serial.print(MOSI);Serial.print(" ");
    
57. 
    
58.   Serial.print(SCK);Serial.print(" ");
    
59. 
    
60.   Serial.print(SS);Serial.print(" ");
    
61. 
    
62.   Serial.print(HSPI);Serial.print(" ");
    
63. 
    
64.   Serial.print(FSPI);Serial.print(" ");
    
65. 
    
66.   Serial.print(hspi->pinSS());Serial.println(" ");
    
67. 
    
68. 
    
69. 
    
70.   delay(2000);
    
71. 
    
72. }
    
73. 
    
74. 
    
75. 
    
76. void spiCommand(SPIClass *spi, byte data) {
    
77. 
    
78.   //use it as you would the regular arduino SPI API
    
79. 
    
80.   spi->beginTransaction(SPISettings(spiClk, MSBFIRST, SPI_MODE0));
    
81. 
    
82.   digitalWrite(spi->pinSS(), LOW); //pull SS slow to prep other end for transfer
    
83. 
    
84.   spi->transfer(data);
    
85. 
    
86.   digitalWrite(spi->pinSS(), HIGH); //pull ss high to signify end of data transfer
    
87. 
    
88.   spi->endTransaction();
    
89. 
    
90. }

复制代码

奈何col

我最近也准备学下S2的使用

Zoologist

奈何col 发表于 2021-11-26 21:17
我最近也准备学下S2的使用

S2 主要支持 USB 可玩性大大增强。

Highnose

楼主高手  帮了个很大的忙，赞！！

Zoologist

补充一下，不做任何修改，完全使用默认配置，下面的代码将使用

IO34/35/37/36 分别作为 SS/MOSI/MISO/SCK

static const uint8_t SS    = 34;
static const uint8_t MOSI  = 35;
static const uint8_t MISO  = 37;
static const uint8_t SCK   = 36;

1. #include <SPI.h>
   
2. static const int spiClk = 40000000;
   
3. void setup() {
   
4.   Serial.begin(115200);
   
5.   SPI.begin();
   
6. }
   
7. 
   
8. void loop() {
   
9.   spiCommand(&SPI, 0b11001100);
   
10.   Serial.print(MISO);Serial.print(" ");
    
11.   Serial.print(MOSI);Serial.print(" ");
    
12.   Serial.print(SCK);Serial.print(" ");
    
13.   Serial.print(SS);Serial.print(" ");
    
14.   Serial.print(HSPI);Serial.print(" ");
    
15.   Serial.print(FSPI);Serial.println(" ");
    
16. 
    
17.   delay(200);
    
18. 
    
19. }
    
20. 
    
21. 
    
22. 
    
23. void spiCommand(SPIClass *spi, byte data) {
    
24. 
    
25.   //use it as you would the regular arduino SPI API
    
26. 
    
27.   spi->beginTransaction(SPISettings(spiClk, MSBFIRST, SPI_MODE0));
    
28. 
    
29.   digitalWrite(spi->pinSS(), LOW); //pull SS slow to prep other end for transfer
    
30. 
    
31.   spi->transfer(data);
    
32. 
    
33.   digitalWrite(spi->pinSS(), HIGH); //pull ss high to signify end of data transfer
    
34. 
    
35.   spi->endTransaction();
    
36. 
    
37. }

复制代码