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前言
SPI（串行外设接口）是一种高速、全双工、同步的串行通信协议，由摩托罗拉（现NXP）设计，广泛用于芯片间短距离通信（如传感器、存储器、显示屏等）。
正点原子开发板I.MX6U-ALPHA 使用 SPI3 接口连接了一个六轴传感器 ICM-20608，本讲实验我们跟着官方例程，学习如何使用 I.MX6U 的 SPI 接口来驱动ICM-20608，读取 ICM-20608 的六轴数据。
SPI协议
SPI， SPI 全称是 Serial Perripheral Interface，也就是串行外围设备接口，是一种高速、全双工的同步通信总线。
SPI 时钟频率相比 I2C 要高很多，最高可以工作在上百 MHz。SPI 以主从方式工作，通常是有一个主设备和一个或多个从设备，一般 SPI 需要4 根线，但是也可以使用三根线(单向传输)。
基本特性
- 四线制（标准SPI）：
- SCLK（Serial Clock）：时钟信号，由主机控制。
- MOSI（Master Out Slave In）：主机→从机数据线。
- MISO（Master In Slave Out）：从机→主机数据线。
- SS/CS（Slave Select/Chip Select）：从机片选（低电平有效）。
- 全双工通信：主机和从机可同时收发数据。
- 高速传输：通常可达 10 MHz~100 MHz（远高于I²C）。
- 无地址机制：依赖硬件片选（SS）选择从机。
- 无标准协议：数据格式（如字节长度、时钟极性等）需主从设备一致。
SPI 通信都是由主机发起的，主机需要提供通信的时钟信号。主机通过 SPI 线连接多个从设备的结构如图：
通信流程
- 主机拉低SS信号（选中从机）。
- 主机生成SCLK时钟，同时通过MOSI发送数据。
- 从机通过MISO返回数据（全双工模式下）。
- 通信结束，主机拉高SS信号。
工作模式
SPI 有四种工作模式，通过串行时钟极性(CPOL)和相位(CPHA)的搭配来得到四种工作模式：
- CPOL=0，串行时钟空闲状态为低电平。
- CPOL=1，串行时钟空闲状态为高电平，此时可以通过配置时钟相位(CPHA)来选择具体的传输协议。
- CPHA=0，串行时钟的第一个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。
- CPHA=1，串行时钟的第二个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。
| 模式 | CPOL | CPHA | 数据采样时机 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | SCLK上升沿采样 |
| 1 | 0 | 1 | SCLK下降沿采样 |
| 2 | 1 | 0 | SCLK下降沿采样 |
| 3 | 1 | 1 | SCLK上升沿采样 |
工作时序图
以 CPOL=0， CPHA=0 这个工作模式为例， SPI 进行全双工通信的时序如图：
CS 片选信号先拉低，选中要通信的从设备，通过 MOSI 和 MISO 这两根数据线进行收发数据。
MOSI 数据线发出了0XD2 这个数据给从设备，同时从设备也通过 MISO 线给主设备返回了 0X66 这个数据。
I.MX6U ECSPI
特性
I.MX6U 自带的 SPI 外设叫做 ECSPI，全称是 Enhanced Configurable Serial Peripheral Interface。ECSPI 有 64*32 个接收FIFO(RXFIFO)和 64*32 个发送 FIFO(TXFIFO)。
ECSPI 特性如下：
- 全双工同步串行接口。②、可配置的主/从模式。
- 四个片选信号，支持多从机。
- 发送和接收都有一个 32x64 的 FIFO。
- 片选信号 SS/CS，时钟信号 SCLK 极性可配置。
- 支持 DMA。
I.MX6U 的 ECSPI 可以工作在主模式或从模式，本讲实验我们使用主模式。
寄存器
我们接下来看一下 ECSPI 的几个重要的寄存器：
- 控制寄存器 ECSPIx_CONREG(x=1~4)
- 配置寄存器 ECSPIx_CONFIGREG
- 采样周期寄存器 ECSPIx_PERIODREG
- 状态寄存器 ECSPIx_STATREG
- 数据寄存器 ECSPIx_TXDATA 和 ECSPIx_RXDATA
控制寄存器ECSPIx_CONREG(x=1~4)
控制寄存器（ECSPI_CONREG）允许软件启用ECSPI，配置其操作模式，指定除法器值和SPI_RDY控制信号，并定义传输长度。
BURST_LENGTH(bit31:24)： 突发长度，设置 SPI 的突发传输数据长度，在一次 SPI 发送中最大可以发送 2^12bit 数据。可以设置 0X000~0XFFF，分别对应 1~2^12bit。我们一般设置突发长度为一个字节，也就是 8bit， BURST_LENGTH=7。
CHANNEL_SELECT(bit19:18)： SPI 通道选择，分别对应通道 0~3。 I.MX6U-ALPHA 开发板上的 ICM-20608 的片选信号接的是ECSPI3_SS0，也就是 ECSPI3 的通道 0，所以本章实验设置为 0。
DRCTL(bit17:16)： SPI 的 SPI_RDY 信号控制位，用于设置 SPI_RDY 信号.
- 为 0 的话不关心 SPI_RDY 信号；
- 为 1 的话 SPI_RDY 信号为边沿触发；
- 为 2 的话 SPI_DRY 是电平触发。
PRE_DIVIDER(bit15:12)： SPI 预分频， ECSPI 时钟频率使用两步来完成分频，此位设置的是第一步，可设置 0~15，分别对应 1~16 分频。
POST_DIVIDER(bit11:8)： SPI 分频值， ECSPI 时钟频率的第二步分频设置，分频值为2^POST_DIVIDER。
CHANNEL_MODE(bit7:4)： SPI 通道主/从模式设置， CHANNEL_MODE[3:0]分别对应 SPI通道 3~0. 比如设置为 0X01 的话就是设置通道 0 为主模式。
SMC(bit3)：开始模式控制，此位只能在主模式下起作用，为 0 的话通过 XCH 位来开启 SPI突发访问，为 1 的话只要向 TXFIFO 写入数据就开启 SPI 突发访问。
XCH(bit2)： 此位只在主模式下起作用，当 SMC 为 0 的话此位用来控制 SPI 突发访问的开启。
HT(bit1)： HT 模式使能位， I.MX6ULL 不支持。
EN(bit0)： SPI 使能位，为 0 的话关闭 SPI，为 1 的话使能 SPI。
配置寄存器ECSPIx_CONFIGREG
配置寄存器（ECSPI_CONFIGREG）允许软件配置每个SPI通道，配置其操作模式，指定时钟的相位和极性，配置芯片选择（SS），并定义HT传输长度。
HT_LENGTH(bit28:24)： HT 模式下的消息长度设置， I.MX6ULL 不支持。
SCLK_CTL(bit23:20)：设置 SCLK 信号线空闲状态电平， SCLK_CTL[3:0]分别对应通道3~0，为 0 的话 SCLK 空闲状态为低电平，为 1 的话 SCLK 空闲状态为高电平。
DATA_CTL(bit19:16)：设置 DATA 信号线空闲状态电平， DATA_CTL[3:0]分别对应通道3~0，为 0 的话 DATA 空闲状态为高电平，为 1 的话 DATA 空闲状态为低电平。
SS_POL(bit15:12)： 设置 SPI 片选信号极性设置， SS_POL[3:0]分别对应通道 3~0，为 0 的话片选信号低电平有效，为 1 的话片选信号高电平有效。
SCLK_POL(bit7:4)： SPI 时钟信号极性设置，也就是 CPOL， SCLK_POL[3:0]分别对应通道 3~0，为 0 的话 SCLK 高电平有效(空闲的时候为低电平)，为 1 的话 SCLK 低电平有效(空闲的时候为高电平)。
SCLK_PHA(bit3:0)： SPI时钟相位设置，也就是CPHA， SCLK_PHA[3:0]分别对应通道3~0，为 0 的话串行时钟的第一个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据，为 1 的话串行时钟的第二个跳变沿(上升沿或下降沿)采集数据。
通过 SCLK_POL 和 SCLK_PHA 可以设置 SPI 的工作模式。
采样周期寄存器ECSPIx_PERIODREG
采样周期控制寄存器（ECSPI_PERIODREG）为软件提供了一种在连续SPI传输之间插入延迟（等待状态）的方法。该寄存器中的控制位选择采样周期计数器的时钟源和延迟计数，延迟计数指示在数据传输之间插入的等待状态的数量。
CSD_CTL(bit21:16)： 片选信号延时控制位，用于设置片选信号和第一个 SPI 时钟信号之间的时间间隔，范围为 0~63。
CSRC(bit15)： SPI 时钟源选择，为 0 的话选择 SPI CLK 为 SPI 的时钟源，为 1 的话选择32.768KHz 的晶振为 SPI 时钟源。我们一般选择 SPI CLK 作为 SPI 时钟源.
SAMPLE_PERIO： 采样周期寄存器，可设置为 0~0X7FFF 分别对应 0~32767 个周期。
状态寄存器ECSPIx_STATREG
ECSPI状态寄存器（ECSPI_STATREG）反映了ECSPI的运行状态。如果ECSPI被禁用，则该寄存器的读数为0x0000_0003。
TC(bit7)：传输完成标志位，为 0 表示正在传输，为 1 表示传输完成。
RO(bit6)： RXFIFO 溢出标志位，为 0 表示 RXFIFO 无溢出，为 1 表示 RXFIFO 溢出。RF(bit5)： RXFIFO 空标志位，为 0 表示 RXFIFO 不为空，为 1 表示 RXFIFO 为空。
RDR(bit4)： RXFIFO 数据请求标志位，此位为 0 表示 RXFIFO 里面的数据不大于RX_THRESHOLD，此位为 1 的话表示 RXFIFO 里面的数据大于 RX_THRESHOLD。
RR(bit3)： RXFIFO 就绪标志位，为 0 的话 RXFIFO 没有数据，为 1 的话表示 RXFIFO 中至少有一个字的数据。
TF(bit2)： TXFIFO 满标志位，为 0 的话表示 TXFIFO 不为满，为 1 的话表示 TXFIFO 为满。
TDR(bit1)： TXFIFO 数据请求标志位，为 0 表示 TXFIFO 中的数据大于 TX_THRESHOLD，为 1 表示 TXFIFO 中的数据不大于 TX_THRESHOLD。
TE(bit0)： TXFIFO 空标志位，为 0 表示 TXFIFO 中至少有一个字的数据，为 1 表示 TXFIFO为空。
数据寄存器 ECSPIx_TX/RX DATA
数据寄存器， ECSPIx_TXDATA 和 ECSPIx_RXDATA，这两个寄存器都是 32位的，如果要发送数据就向寄存器 ECSPIx_TXDATA 写入数据，读取及存取 ECSPIx_RXDATA里面的数据就可以得到刚刚接收到的数据。
传输数据（ECSPI_TXDATA）寄存器是一个只写数据寄存器，它形成了64 x 32 TXFIFO的底部字。只要TXFIFO未满，即使ECSPI_CONREG中的SPI交换位（XCH）已设置，也可以写入TXFIFO。这允许软件在SPI数据交换过程中写入TXFIFO。当ECSPI被禁用ECSPI_CONREG[EN]位被清除），对该寄存器的写入将被忽略。
接收数据寄存器（ECSPI_RXDATA）是一个只读寄存器，形成64 x 32接收FIFO的顶字。该寄存器保存在数据事务期间从外部SPI设备接收到的数据。只允许字大小的读取操作。
ICM-20608
简介
I.MX6U-ALPHA 开发板通过 SPI 接口和 ICM- 20608 连接在一起， ICM- 20608 是 InvenSense 出品的一款 6 轴 MEMS 传感器，包括 3 轴加速度和 3 轴陀螺仪。
ICM-20608 特性如下：
- 陀螺仪支持 X,Y 和 Z 三轴输出，内部集成 16 位 ADC，测量范围可设置：±250，± 500，±1000 和±2000° /s。
- 加速度计支持 X,Y 和 Z 轴输出，内部集成 16 位 ADC，测量范围可设置：±2g，±4g， ±4g，±8g 和±16g。
- 用户可编程中断。
- 内部包含 512 字节的 FIFO。
- 内部包含一个数字温度传感器。
- 耐 10000g 的冲击。
- 支持快速 I2C，速度可达 400KHz。
- 支持 SPI，速度可达 8MHz。
ICM-20608 的 3 轴方向如图：
ICM-20608 也是通过读写寄存器来配置和读取传感器数据，使用 SPI 接口读写寄存器需要 16 个时钟或者更多。
数据帧结构：
- 第1字节：寄存器地址（8位）
- 最高位（Bit7）：
1=读，0=写 - 低7位（Bit6~0）：实际寄存器地址
- 最高位（Bit7）：
- 后续字节：写入/读取的数据（可连续多字节）。
寄存器列表
硬件原理图
ICM-20608 是在 I.MX6U-ALPHA 开发板底板上，原理图如图：
实验程序编写
在 bsp 文件夹下创建名为“spi”和“icm20608”的文件。
在 bsp/spi 中新建 bsp_spi.c 和 bsp_spi.h， 这两个文件是 I.MX6U 的 SPI 文件。
在 bsp/icm20608 中新建 bsp_icm20608.c 和 bsp_icm20608.h ，这两个文件是ICM20608 的驱动文件。
spi.h
spi.h 内容很简单，就是函数声明。
#ifndef _BSP_SPI_H
#define _BSP_SPI_H
#include "imx6ul.h"
/* 函数声明 */
void spi_init(ECSPI_Type *base);
unsigned char spich0_readwrite_byte(ECSPI_Type *base, unsigned char txdata);
#endifspi.c
spi.c 中有两个函数：
- spi_init
- spich0_readwrite_byte
函数 spi_init 是 SPI 初始化函数，此函数会初始化 SPI 的时钟，通道等。
/*
* @description : 初始化SPI
* @param - base : 要初始化的SPI
* @return : 无
*/
void spi_init(ECSPI_Type *base)
{
/* 配置CONREG寄存器
* bit0 : 1 使能ECSPI
* bit3 : 1 当向TXFIFO写入数据以后立即开启SPI突发。
* bit[7:4] : 0001 SPI通道0主模式，根据实际情况选择，
* 开发板上的ICM-20608接在SS0上，所以设置通道0为主模式
* bit[19:18]: 00 选中通道0(其实不需要，因为片选信号我们我们自己控制)
* bit[31:20]: 0x7 突发长度为8个bit。
*/
base->CONREG = 0; /* 先清除控制寄存器 */
base->CONREG |= (1 << 0) | (1 << 3) | (1 << 4) | (7 << 20); /* 配置CONREG寄存器 */
/*
* ECSPI通道0设置,即设置CONFIGREG寄存器
* bit0: 0 通道0 PHA为0
* bit4: 0 通道0 SCLK高电平有效
* bit8: 0 通道0片选信号 当SMC为1的时候此位无效
* bit12： 0 通道0 POL为0
* bit16： 0 通道0 数据线空闲时高电平
* bit20: 0 通道0 时钟线空闲时低电平
*/
base->CONFIGREG = 0; /* 设置通道寄存器 */
/*
* ECSPI通道0设置，设置采样周期
* bit[14:0] : 0X2000 采样等待周期，比如当SPI时钟为10MHz的时候
* 0X2000就等于1/10000 * 0X2000 = 0.8192ms，也就是连续
* 读取数据的时候每次之间间隔0.8ms
* bit15 : 0 采样时钟源为SPI CLK
* bit[21:16]: 0 片选延时，可设置为0~63
*/
base->PERIODREG = 0X2000; /* 设置采样周期寄存器 */
/*
* ECSPI的SPI时钟配置，SPI的时钟源来源于pll3_sw_clk/8=480/8=60MHz
* 通过设置CONREG寄存器的PER_DIVIDER(bit[11:8])和POST_DIVEDER(bit[15:12])来
* 对SPI时钟源分频，获取到我们想要的SPI时钟：
* SPI CLK = (SourceCLK / PER_DIVIDER) / (2^POST_DIVEDER)
* 比如我们现在要设置SPI时钟为6MHz，那么PER_DIVEIDER和POST_DEIVIDER设置如下：
* PER_DIVIDER = 0X9。
* POST_DIVIDER = 0X0。
* SPI CLK = 60000000/(0X9 + 1) = 60000000=6MHz
*/
base->CONREG &= ~((0XF << 12) | (0XF << 8)); /* 清除PER_DIVDER和POST_DIVEDER以前的设置 */
base->CONREG |= (0X9 << 12); /* 设置SPI CLK = 6MHz */
}
函数 spich0_readwrite_byte 是 SPI 收发函数，通过此函数即可完成 SPI 的全双工数据收发。
/*
* @description : SPI通道0发送/接收一个字节的数据
* @param - base : 要使用的SPI
* @param - txdata : 要发送的数据
* @return : 无
*/
unsigned char spich0_readwrite_byte(ECSPI_Type *base, unsigned char txdata)
{
uint32_t spirxdata = 0;
uint32_t spitxdata = txdata;
/* 选择通道0 */
base->CONREG &= ~(3 << 18);
base->CONREG |= (0 << 18);
while((base->STATREG & (1 << 0)) == 0){} /* 等待发送FIFO为空 */
base->TXDATA = spitxdata;
while((base->STATREG & (1 << 3)) == 0){} /* 等待接收FIFO有数据 */
spirxdata = base->RXDATA;
return spirxdata;
}
icm20608.h
icm20608.h 里面：
- 定义了一个宏 ICM20608_CSN，这个是 ICM20608 的 SPI 片选引脚。
- 定义了一些 ICM20608 的 ID 和寄存器地址。
- 定义了一个结构体icm20608_dev_struc，这个结构体是 ICM20608 的设备结构体，里面的成员变量用来保存ICM20608 的原始数据值和经过转换得到的实际值。
#ifndef _BSP_ICM20608_H
#define _BSP_ICM20608_H
#include "imx6ul.h"
#include "bsp_gpio.h"
/* 宏定义 */
#define ICM20608_CSN(n) (n ? gpio_pinwrite(GPIO1, 20, 1) : gpio_pinwrite(GPIO1, 20, 0)) /* SPI片选信号 */
#define ICM20608G_ID 0XAF /* ID值 */
#define ICM20608D_ID 0XAE /* ID值 */
/* ICM20608寄存器
*复位后所有寄存器地址都为0，除了
*Register 107(0X6B) Power Management 1 = 0x40
*Register 117(0X75) WHO_AM_I = 0xAF或0xAE
*/
/* 陀螺仪和加速度自测(出产时设置，用于与用户的自检输出值比较） */
#define ICM20_SELF_TEST_X_GYRO 0x00
#define ICM20_SELF_TEST_Y_GYRO 0x01
#define ICM20_SELF_TEST_Z_GYRO 0x02
#define ICM20_SELF_TEST_X_ACCEL 0x0D
#define ICM20_SELF_TEST_Y_ACCEL 0x0E
#define ICM20_SELF_TEST_Z_ACCEL 0x0F
/* 陀螺仪静态偏移 */
#define ICM20_XG_OFFS_USRH 0x13
#define ICM20_XG_OFFS_USRL 0x14
#define ICM20_YG_OFFS_USRH 0x15
#define ICM20_YG_OFFS_USRL 0x16
#define ICM20_ZG_OFFS_USRH 0x17
#define ICM20_ZG_OFFS_USRL 0x18
#define ICM20_SMPLRT_DIV 0x19
#define ICM20_CONFIG 0x1A
#define ICM20_GYRO_CONFIG 0x1B
#define ICM20_ACCEL_CONFIG 0x1C
#define ICM20_ACCEL_CONFIG2 0x1D
#define ICM20_LP_MODE_CFG 0x1E
#define ICM20_ACCEL_WOM_THR 0x1F
#define ICM20_FIFO_EN 0x23
#define ICM20_FSYNC_INT 0x36
#define ICM20_INT_PIN_CFG 0x37
#define ICM20_INT_ENABLE 0x38
#define ICM20_INT_STATUS 0x3A
/* 加速度输出 */
#define ICM20_ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ICM20_ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ICM20_ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ICM20_ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ICM20_ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ICM20_ACCEL_ZOUT_L 0x40
/* 温度输出 */
#define ICM20_TEMP_OUT_H 0x41
#define ICM20_TEMP_OUT_L 0x42
/* 陀螺仪输出 */
#define ICM20_GYRO_XOUT_H 0x43
#define ICM20_GYRO_XOUT_L 0x44
#define ICM20_GYRO_YOUT_H 0x45
#define ICM20_GYRO_YOUT_L 0x46
#define ICM20_GYRO_ZOUT_H 0x47
#define ICM20_GYRO_ZOUT_L 0x48
#define ICM20_SIGNAL_PATH_RESET 0x68
#define ICM20_ACCEL_INTEL_CTRL 0x69
#define ICM20_USER_CTRL 0x6A
#define ICM20_PWR_MGMT_1 0x6B
#define ICM20_PWR_MGMT_2 0x6C
#define ICM20_FIFO_COUNTH 0x72
#define ICM20_FIFO_COUNTL 0x73
#define ICM20_FIFO_R_W 0x74
#define ICM20_WHO_AM_I 0x75
/* 加速度静态偏移 */
#define ICM20_XA_OFFSET_H 0x77
#define ICM20_XA_OFFSET_L 0x78
#define ICM20_YA_OFFSET_H 0x7A
#define ICM20_YA_OFFSET_L 0x7B
#define ICM20_ZA_OFFSET_H 0x7D
#define ICM20_ZA_OFFSET_L 0x7E
/*
* ICM20608结构体
*/
struct icm20608_dev_struc
{
signed int gyro_x_adc; /* 陀螺仪X轴原始值 */
signed int gyro_y_adc; /* 陀螺仪Y轴原始值 */
signed int gyro_z_adc; /* 陀螺仪Z轴原始值 */
signed int accel_x_adc; /* 加速度计X轴原始值 */
signed int accel_y_adc; /* 加速度计Y轴原始值 */
signed int accel_z_adc; /* 加速度计Z轴原始值 */
signed int temp_adc; /* 温度原始值 */
/* 下面是计算得到的实际值，扩大100倍 */
signed int gyro_x_act; /* 陀螺仪X轴实际值 */
signed int gyro_y_act; /* 陀螺仪Y轴实际值 */
signed int gyro_z_act; /* 陀螺仪Z轴实际值 */
signed int accel_x_act; /* 加速度计X轴实际值 */
signed int accel_y_act; /* 加速度计Y轴实际值 */
signed int accel_z_act; /* 加速度计Z轴实际值 */
signed int temp_act; /* 温度实际值 */
};
struct icm20608_dev_struc icm20608_dev; /* icm20608设备 */
/* 函数声明 */
unsigned char icm20608_init(void);
void icm20608_write_reg(unsigned char reg, unsigned char value);
unsigned char icm20608_read_reg(unsigned char reg);
void icm20608_read_len(unsigned char reg, unsigned char *buf, unsigned char len);
void icm20608_getdata(void);
#endif
icm20608.c
imc20608.c 是 ICM20608 的驱动文件，里面有 7 个函数：
- 函数icm20608_init
- 函数icm20608_write_reg
- 函数icm20608_read_reg
- 函数icm20608_read_len
- 函数icm20608_gyro_scaleget
- 函数icm20608_accel_scaleget
- 函数icm20608_getdata
函数 icm20608_init，这个是 ICM20608 的初始化函数，此函数先初始化 ICM20608 所使用的 SPI 引脚，将其复用为 ECSPI3。然后调用函数 spi_init 来初始化 SPI3，最后初始化 ICM20608。
/*
* @description : 初始化ICM20608
* @param : 无
* @return : 0 初始化成功，其他值 初始化失败
*/
unsigned char icm20608_init(void)
{
unsigned char regvalue;
gpio_pin_config_t cs_config;
/* 1、ESPI3 IO初始化
* ECSPI3_SCLK -> UART2_RXD
* ECSPI3_MISO -> UART2_RTS
* ECSPI3_MOSI -> UART2_CTS
*/
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART2_RX_DATA_ECSPI3_SCLK, 0);
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART2_CTS_B_ECSPI3_MOSI, 0);
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART2_RTS_B_ECSPI3_MISO, 0);
/* 配置SPI SCLK MISO MOSI IO属性
*bit 16: 0 HYS关闭
*bit [15:14]: 00 默认100K下拉
*bit [13]: 0 keeper功能
*bit [12]: 1 pull/keeper使能
*bit [11]: 0 关闭开路输出
*bit [7:6]: 10 速度100Mhz
*bit [5:3]: 110 驱动能力为R0/6
*bit [0]: 1 高转换率
*/
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART2_RX_DATA_ECSPI3_SCLK, 0x10B1);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART2_CTS_B_ECSPI3_MOSI, 0x10B1);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART2_RTS_B_ECSPI3_MISO, 0x10B1);
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART2_TX_DATA_GPIO1_IO20, 0);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART2_TX_DATA_GPIO1_IO20, 0X10B0);
cs_config.direction = kGPIO_DigitalOutput;
cs_config.outputLogic = 0;
gpio_init(GPIO1, 20, &cs_config);
/* 2、初始化SPI */
spi_init(ECSPI3);
icm20608_write_reg(ICM20_PWR_MGMT_1, 0x80); /* 复位，复位后为0x40,睡眠模式 */
delayms(50);
icm20608_write_reg(ICM20_PWR_MGMT_1, 0x01); /* 关闭睡眠，自动选择时钟 */
delayms(50);
regvalue = icm20608_read_reg(ICM20_WHO_AM_I);
printf("icm20608 id = %#X\r\n", regvalue);
if(regvalue != ICM20608G_ID && regvalue != ICM20608D_ID)
return 1;
icm20608_write_reg(ICM20_SMPLRT_DIV, 0x00); /* 输出速率是内部采样率 */
icm20608_write_reg(ICM20_GYRO_CONFIG, 0x18); /* 陀螺仪±2000dps量程 */
icm20608_write_reg(ICM20_ACCEL_CONFIG, 0x18); /* 加速度计±16G量程 */
icm20608_write_reg(ICM20_CONFIG, 0x04); /* 陀螺仪低通滤波BW=20Hz */
icm20608_write_reg(ICM20_ACCEL_CONFIG2, 0x04); /* 加速度计低通滤波BW=21.2Hz */
icm20608_write_reg(ICM20_PWR_MGMT_2, 0x00); /* 打开加速度计和陀螺仪所有轴 */
icm20608_write_reg(ICM20_LP_MODE_CFG, 0x00); /* 关闭低功耗 */
icm20608_write_reg(ICM20_FIFO_EN, 0x00); /* 关闭FIFO */
return 0;
}
函数 icm20608_write_reg，写 ICM20608 的指定寄存器。
/*
* @description : 写ICM20608指定寄存器
* @param - reg : 要读取的寄存器地址
* @param - value: 要写入的值
* @return : 无
*/
void icm20608_write_reg(unsigned char reg, unsigned char value)
{
/* ICM20608在使用SPI接口的时候寄存器地址
* 只有低7位有效,寄存器地址最高位是读/写标志位
* 读的时候要为1，写的时候要为0。
*/
reg &= ~0X80;
ICM20608_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
spich0_readwrite_byte(ECSPI3, reg); /* 发送寄存器地址 */
spich0_readwrite_byte(ECSPI3, value); /* 发送要写入的值 */
ICM20608_CSN(1); /* 禁止SPI传输 */
}
函数 icm20608_read_reg，读 ICM20608 的指定寄存器。
/*
* @description : 读取ICM20608寄存器值
* @param - reg : 要读取的寄存器地址
* @return : 读取到的寄存器值
*/
unsigned char icm20608_read_reg(unsigned char reg)
{
unsigned char reg_val;
/* ICM20608在使用SPI接口的时候寄存器地址
* 只有低7位有效,寄存器地址最高位是读/写标志位
* 读的时候要为1，写的时候要为0。
*/
reg |= 0x80;
ICM20608_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
spich0_readwrite_byte(ECSPI3, reg); /* 发送寄存器地址 */
reg_val = spich0_readwrite_byte(ECSPI3, 0XFF); /* 读取寄存器的值 */
ICM20608_CSN(1); /* 禁止SPI传输 */
return(reg_val); /* 返回读取到的寄存器值 */
}
函数 icm20608_read_len，读取 ICM20608 的寄存器值，但可以读取连续多个寄存器的值，一般用于读取 ICM20608 传感器数据。
/*
* @description : 读取ICM20608连续多个寄存器
* @param - reg : 要读取的寄存器地址
* @return : 读取到的寄存器值
*/
void icm20608_read_len(unsigned char reg, unsigned char *buf, unsigned char len)
{
unsigned char i;
/* ICM20608在使用SPI接口的时候寄存器地址，只有低7位有效,
* 寄存器地址最高位是读/写标志位读的时候要为1，写的时候要为0。
*/
reg |= 0x80;
ICM20608_CSN(0); /* 使能SPI传输 */
spich0_readwrite_byte(ECSPI3, reg); /* 发送寄存器地址 */
for(i = 0; i < len; i++) /* 顺序读取寄存器的值 */
{
buf[i] = spich0_readwrite_byte(ECSPI3, 0XFF);
}
ICM20608_CSN(1); /* 禁止SPI传输 */
}
函数icm20608_gyro_scaleget ，获取陀螺仪的分辨率。
/*
* @description : 获取陀螺仪的分辨率
* @param : 无
* @return : 获取到的分辨率
*/
float icm20608_gyro_scaleget(void)
{
unsigned char data;
float gyroscale;
data = (icm20608_read_reg(ICM20_GYRO_CONFIG) >> 3) & 0X3;
switch(data) {
case 0:
gyroscale = 131;
break;
case 1:
gyroscale = 65.5;
break;
case 2:
gyroscale = 32.8;
break;
case 3:
gyroscale = 16.4;
break;
}
return gyroscale;
}
函数 icm20608_accel_scaleget，获取加速度计的分辨率。
/*
* @description : 获取加速度计的分辨率
* @param : 无
* @return : 获取到的分辨率
*/
unsigned short icm20608_accel_scaleget(void)
{
unsigned char data;
unsigned short accelscale;
data = (icm20608_read_reg(ICM20_ACCEL_CONFIG) >> 3) & 0X3;
switch(data) {
case 0:
accelscale = 16384;
break;
case 1:
accelscale = 8192;
break;
case 2:
accelscale = 4096;
break;
case 3:
accelscale = 2048;
break;
}
return accelscale;
}
函数 icm20608_getdata，获取 ICM20608 的加速度计、陀螺仪和温度计的数据，并且会根据设置的测量范围计算出实际的值，比如加速度的 g 值、陀螺仪的角速度值和温度计的温度值。
/*
* @description : 读取ICM20608的加速度、陀螺仪和温度原始值
* @param : 无
* @return : 无
*/
void icm20608_getdata(void)
{
float gyroscale;
unsigned short accescale;
unsigned char data[14];
icm20608_read_len(ICM20_ACCEL_XOUT_H, data, 14);
gyroscale = icm20608_gyro_scaleget();
accescale = icm20608_accel_scaleget();
icm20608_dev.accel_x_adc = (signed short)((data[0] << 8) | data[1]);
icm20608_dev.accel_y_adc = (signed short)((data[2] << 8) | data[3]);
icm20608_dev.accel_z_adc = (signed short)((data[4] << 8) | data[5]);
icm20608_dev.temp_adc = (signed short)((data[6] << 8) | data[7]);
icm20608_dev.gyro_x_adc = (signed short)((data[8] << 8) | data[9]);
icm20608_dev.gyro_y_adc = (signed short)((data[10] << 8) | data[11]);
icm20608_dev.gyro_z_adc = (signed short)((data[12] << 8) | data[13]);
/* 计算实际值 */
icm20608_dev.gyro_x_act = ((float)(icm20608_dev.gyro_x_adc) / gyroscale) * 100;
icm20608_dev.gyro_y_act = ((float)(icm20608_dev.gyro_y_adc) / gyroscale) * 100;
icm20608_dev.gyro_z_act = ((float)(icm20608_dev.gyro_z_adc) / gyroscale) * 100;
icm20608_dev.accel_x_act = ((float)(icm20608_dev.accel_x_adc) / accescale) * 100;
icm20608_dev.accel_y_act = ((float)(icm20608_dev.accel_y_adc) / accescale) * 100;
icm20608_dev.accel_z_act = ((float)(icm20608_dev.accel_z_adc) / accescale) * 100;
icm20608_dev.temp_act = (((float)(icm20608_dev.temp_adc) - 25 ) / 326.8 + 25) * 100;
}
main.c
文件 main.c里有一个重要的函数是 imx6ul_hardfpu_enable，这个函数用于开启 I.MX6U 的 NEON 和硬件 FPU(浮点运算单元)，因为使用到了浮点运算，而 I.MX6U 的Cortex-A7 是支持 NEON 和 FPU(VFPV4_D32)的，但是在使用 I.MX6U 的硬件 FPU 之前是先要开启的。
函数 imx6ul_hardfpu_enable
/*
* @description : 使能I.MX6U的硬件NEON和FPU
* @param : 无
* @return : 无
*/
void imx6ul_hardfpu_enable(void)
{
uint32_t cpacr;
uint32_t fpexc;
/* 使能NEON和FPU */
cpacr = __get_CPACR();
cpacr = (cpacr & ~(CPACR_ASEDIS_Msk | CPACR_D32DIS_Msk))
| (3UL << CPACR_cp10_Pos) | (3UL << CPACR_cp11_Pos);
__set_CPACR(cpacr);
fpexc = __get_FPEXC();
fpexc |= 0x40000000UL;
__set_FPEXC(fpexc);
}
main函数外设初始化部分调用了函数 icm20608_init 来初始化 ICM20608，在 while 循环中不断的调用函数 icm20608_getdata 获取ICM20608 的传感器数据，并且打印出来。
/*
* @description : main函数
* @param : 无
* @return : 无
*/
int main(void)
{
unsigned char state = OFF;
imx6ul_hardfpu_enable(); /* 使能I.MX6U的硬件浮点 */
int_init(); /* 初始化中断(一定要最先调用！) */
imx6u_clkinit(); /* 初始化系统时钟 */
delay_init(); /* 初始化延时 */
clk_enable(); /* 使能所有的时钟 */
led_init(); /* 初始化led */
beep_init(); /* 初始化beep */
uart_init(); /* 初始化串口，波特率115200 */
while(icm20608_init()) /* 初始化ICM20608 */
{
printf("ICM20608 Check Failed!\r\n");
delayms(500);
printf("Please Check! \r\n");
delayms(500);
}
while(1)
{
icm20608_getdata();
printf("accel x = %d\r\n",icm20608_dev.accel_x_adc);
printf("accel y = %d\r\n",icm20608_dev.accel_y_adc);
printf("accel z = %d\r\n",icm20608_dev.accel_z_adc);
printf("gyrp x = %d\r\n",icm20608_dev.gyro_x_adc);
printf("gyro y = %d\r\n",icm20608_dev.gyro_y_adc);
printf("gyro z = %d\r\n",icm20608_dev.gyro_z_adc);
printf("temp = %d\r\n",icm20608_dev.temp_adc);
delayms(120);
state = !state;
led_switch(LED0,state);
}
return 0;
}
Makefile文件
首先添加 SPI 和 ICM20608 的驱动头文件(.h)和源文件（.c）路径。
编译的时候加入了“-march=armv7-a -mfpu=neon-vfpv4 -mfloat-abi=hard”指令，这些指令用于指定编译浮点运算的时候使用硬件 FPU。
程序编写完成后，烧录到开发板里，实验现象大概是：
能显示获取到的传感器数据，如果动一下开发板的话加速度计和陀螺仪的数据就会变化。
加速度计 Z 轴在静止状态下是 0.98g，这是重力加速度。
能看到芯片内部的温度。