AUTOSAR Mcal SPI - 基于Ifx TC37x

记录Mcal SPI开发和使用过程中的疑问，包括基本概念、重要配置项的介绍，最终提供主要的程序流程图，用于了解代码框架，方便后续调试代码定位问题。

部分笔记参考其他大佬的文章，具体见“参考资料”章节

1. 术语/缩略语

• IB：驱动内部的Buffer，无需用户指定buffer，即可完成数据传输，传输完成后，通过Spi_ReadIB读取接收到的数据。
• EB：驱动外部的Buffer，由用户自行提供，EB类型的Channel需要先调用Spi_SetupEB设置源/目的地址、长度信息才能正确传输数据。

2. 主要功能

SPI驱动程序给那些通过SPI总线连接的设备提供读写服务。比如EEPROM、外挂Watchdog等设备。主要有如下功能：

• 支持Master模式，不支持Slave模式
• 支持全双工模式（此处AUTOSAR SWS的要求，实际也可以支持半双工，Master和Slave发送/接收引脚短接，两个SPI设备通过一根物理总线进行连接，两端发送引脚设置为开漏输出，外接上拉电阻，利用线与特性完成数据传输，Master发送时，接收Buffer设置为空；Master接收时，发送全1）
• 支持同步/异步/同步+异步三种模式
• 异步模式下支持优先级传输，以job为单位
• 支持SPI硬件和GPIO控制片选信号
• 支持2~32bit传输数据
• 支持IB/EB/IB+EB三种buffer

3. 主要概念

3.1. Sequence/Job/Channel

• Channel：此处的Channel和Ifx硬件上的Channel0~15不同，此处是软件层面的，代表1个或多个2 ~ 32bit的数据块，可以简单理解为硬件上一帧短连续的数据。
• Job：1个或多个Channel组成，与硬件的Module和Channel绑定（例如QSPI0的Channel0），job下每个Channel的数据长度、大小端可不同，每个job可以4级优先级（值越大优先级越高），使能可中断序列（SpiInterruptibleSeqAllowed）的前提下，按照优先级顺序发送每个job
• Seq：1个或多个Job组成，在TC3xx中，所有job可以由同一个Module的不同Channel组成（必须是相同的Module），每个Job的波特率、奇偶校验、片选极性可不同。
  备注
  1、一个Seq下至少一个job，一个job下至少一个Channel
  2、异步/同步传输是以Seq为单位，接收是放到具体某个Channel中，若Channel是IB，需要用户自行读取，若配置为EB，传输完成后，接收的数据则存放到用户指定的buffer中。

3.2. SpiLevelDelivered

SPI支持同步/异步/增强（同步+异步）三种模式，具体介绍如下

3.3. SpiChannelBuffersAllowed

分为IB/EB/IB+EB三种模式，对应配置值为：

IB: 静态分配。 EB: 可以是静态分配，也可以是动态分配，取决于用户的使用环境。
有些硬件层面提供了比较大的Buffer，这种情况IB类型可以充分发挥硬件特性，提高其性能（这是IB Buffer的设计初衷）。如果硬件没有Buffer，则需要软件来模拟实现，Ifx硬件上存在两个深度为4的Buffer（一个Tx，一个Rx）但Mcal任然使用软件模拟实现。

• IB类型的Buffer其大小是固定的。EB类型Buffer可以通过API进行设置。
  SPI驱动不负责保证IB Buffer里数据的连续性。如果某个Channel被多个Job/Seq使用，SPI驱动也不负责维护该Buffer被多个Job/Seq重写这种场景。
  但是发送和接收的Buffer是分开独立的。也就是发送Buffer不会被接收的数据覆盖。
• EB Buffer的设计初衷是为了尽量重用外部（这里指用户）Buffer，因为很多情况下，用户已经有了一个Buffer，那么使用EB类型Buffer，只需要将用户Buffer的指针提供给SPI驱动以达到共用的目的。所以SPI驱动也是无法对该Buffer管理的，需要用户来保证其一致性。还有一种场景是，有时候我们的Buffer大小是变化的（比如多个使用者的需求可能不同，或者一个使用者数据长度是变化的），这种情况也需要使用EB类型Buffer来解决(因为IB类型Buffer是固定大小的)。当然EB类型Buffer也可以是固定大小。但是Buffer大小的最大值需要静态配置。总的来说EB类型Buffer使用更灵活。

Channel传输有自己的参数（Spi_SetupEB），但参数(source/target)也可以是NULL，如果发送的时候Source为NULL，则会使用默认参数传输，如果接收的时候Target为NULL，则会忽略接收到的数据。每个Channel，Spi_SetupEB函数只能在发起传输请求前调用一次，除非有信息需要变更，比如长度信息。

3.4. SpiInterruptibleSeqAllowed

可中断序列功能仅支持异步模式（Level1或Level2），配置为FALSE，不支持可中断序列，以Seq为单位进行传输，每个Seq下的所有job拥有相同的优先级；配置为TURE，支持可中断序列，以job为单位进行按照优先级顺序进行传输（值越大优先级越高，相同优先级的情况下，先压入队列的job先进行传输），一个Seq在传输过程中，若出现优先级更高的异步请求，当前job传输传输完成后，打断当前Seq，开始传输优先级更高的job。
备注
1、EB工具配置时，Seq下的job应该按照优先级顺序进行摆放（高到低），若不满足，工具会报错。
2、支持可中断序列的情况下，用户需要清楚是否存在多个Sequence共用同一个Channel的情况，如果有，则自己需要管理好Channel的数据，防止传输过程中被更高优先级的Job将原来Channel里面的数据覆盖掉。

3.5. SpiSupportConcurrentSyncTransmit

并发同步传输功能仅支持同步模式（Level0或Level2），配置为TRUE时，允许用户发起多笔不同的请求，不同请求使用的Module必须不同，否则上报SEQ_IN_PROCESS错误。
备注：仅多线程 or 多核的情况下存在，因为在发送的过程中会产生阻塞，同一线程下不可能两次调用。

4. 部分程序流程图

4.1. 初始化流程图

4.2. 同步发送流程图

4.3. 异步发送流程图

5. 参考资料

AUTOSAR MCAL详解:SPI（1）
AUTOSAR MCAL详解:SPI（2）