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SPI 处理驱动规范 (Specification of SPI Handler / Driver)

AUTOSAR CP Release 4.4.0 文档 ID 038: AUTOSAR_SWS_SPIHandlerDriver

元信息

项目 内容
文档标题 SPI 处理/驱动规范
文档所有者 AUTOSAR
文档责任方 AUTOSAR
文档标识号 038
文档状态 Final
所属 AUTOSAR 标准 Classic Platform
所属标准版本 4.4.0

文档变更历史

日期 版本 变更方 变更说明
2018-10-31 4.4.0 AUTOSAR Release Management 多核分布支持;细微更正
2017-12-08 4.3.1 AUTOSAR Release Management 修正/澄清
2016-11-30 4.3.0 AUTOSAR Release Management 异步增强
2015-07-31 4.2.2 AUTOSAR Release Management 编辑修正
2014-10-31 4.2.1 AUTOSAR Release Management 编辑变更
2014-03-31 4.1.3 AUTOSAR Release Management 多 SPI 总线
2013-10-31 4.1.2 AUTOSAR Release Management 编辑变更
2013-03-15 4.1.1 AUTOSAR Administration 增加 LEVEL 2
2010-09-30 3.1.5 AUTOSAR Administration DEM 事件参数
2010-02-02 3.1.4 AUTOSAR Administration 编辑变更
2008-08-13 3.1.1 AUTOSAR Administration 法律声明
2007-12-21 3.0.1 AUTOSAR Administration 初版稳定
2007-01-24 2.1.15 AUTOSAR Administration 大量修改
2006-05-16 2.0 AUTOSAR Administration 重要架构调整
2005-05-31 1.0 AUTOSAR Administration 初始发布

目录

1. 介绍与功能概述

SPI 处理/驱动(SPI Handler/Driver)为通过 SPI 总线连接的设备提供读写服务。它向多个用户(如 EEPROM、看门狗、I/O ASIC)提供 SPI 通信访问。还提供配置片上 SPI 外设的必要机制。

本规范描述了 整体式 SPI 处理/驱动 (monolithic SPI Handler/Driver) 的 API。本软件模块包括处理和驱动功能。主要目标是充分利用每个微控制器的特性,并通过静态配置允许优化以最适合 ECU 需求。

1.1 配置步骤

  1. 选择 SPI 处理/驱动的功能级别(Level of Functionality)和可选功能配置
  2. 根据数据使用定义 SPI Channels(可被 SPI 处理/驱动内部缓冲 IB 或外部缓冲 EB)
  3. 根据 HW 属性(CS)定义 SPI Jobs(包含使用这些属性的 Channel 列表)
  4. 定义 Sequences of Jobs 以按排序方式(优先级排序)传输数据

1.2 工作模式

  • 同步(Synchronous)
  • 异步(Asynchronous)

1.3 功能级别

级别 描述
LEVEL 0 简单同步 SPI 处理
LEVEL 1 基本异步 SPI 处理
LEVEL 2 增强(混合同步/异步)

2. 缩略语

缩略语 描述
DET Default Error Tracer
DEM Diagnostic Event Manager
SPI Serial Peripheral Interface
CS Chip Select
MISO Master Input Slave Output
MOSI Master Output Slave Input
EB Externally buffered channels
IB Internally buffered channels
ID Identification Number

定义

术语 定义
Channel 软件数据交换媒介,具有相同配置参数、数据元素数和数据指针
Job 由一个或多个 Channel 组成,具有相同 CS;Job 是原子的不可中断;有优先级
Sequence 连续 Job 的集合,可按优先级机制重新调度;可中断或不可中断

3. 相关文档

3.1 输入文档

  • [1] Layered Software Architecture
  • [2] General Requirements on SPAL
  • [3] General Requirements on Basic Software Modules
  • [4] Specification of Default Error Tracer
  • [5] Specification of ECU Configuration
  • [6] Requirements on SPI Handler/Driver
  • [7] Specification of Diagnostic Event Manager
  • [8] Glossary
  • [9] Specification of MCU Driver
  • [10] Specification of PORT Driver
  • [11] Basic Software Module Description Template
  • [12] List of Basic Software Modules
  • [13] Specification of Standard Types
  • [14] General Specification of Basic Software Modules

3.2 相关标准

无。

3.3 相关规范

SWS BSW General [14] 适用。

4. 约束与假设

4.1 限制

  • [SWS_Spi_00040] ⌈SPI 处理/驱动仅处理 Master 模式。⌋
  • [SWS_Spi_00050] ⌈SPI 处理/驱动仅支持全双工模式。⌋

4.2 适用车域

适用于所有车域。

5. 与其他模块的依赖

模块 依赖关系
MCU 时钟、外设
PORT 引脚配置
Det 错误上报
Dem 生产错误
EcuM 唤醒源

6. 需求可追溯性

需求 ID 描述 满足者
SRS_BSW_00101 初始化 SWS_Spi_00184
SRS_BSW_00407 版本信息 SWS_Spi_00191
SRS_Spi_00001 多 Channel 支持 SWS_Spi_00030
SRS_Spi_00010 Job 处理 SWS_Spi_00050
SRS_Spi_00020 Sequence 处理 SWS_Spi_00060

[摘要] 完整需求追溯表见原文 PDF 第 18-35 页。

7. 功能规范

7.1 SPI 处理/驱动结构

SPI 处理/驱动由两部分组成:

  • SPI Handler:处理多用户并发访问(ECU Abstraction Layer)
  • SPI Driver:直接访问硬件(Microcontroller Abstraction Layer)

7.2 数据缓冲

7.2.1 IB (Internal Buffer)

缓冲区位于 SPI 处理/驱动内部,用户调用 Spi_WriteIB/Spi_ReadIB。

7.2.2 EB (External Buffer)

缓冲区由用户提供,通过 Spi_SetupEB 设置。

7.3 处理流程

  1. 用户写数据(Spi_WriteIB 或 Spi_SetupEB)
  2. 用户启动 Sequence(Spi_AsyncTransmit / Spi_SyncTransmit)
  3. SPI 驱动按 Job 优先级处理
  4. 完成后通知(回调 / 状态查询)

7.4 状态机

状态 描述
SPI_UNINIT 模块未初始化
SPI_IDLE 空闲
SPI_BUSY 正在传输
Job 状态 描述
SPI_JOB_OK 完成
SPI_JOB_PENDING 等待
SPI_JOB_FAILED 失败
SPI_JOB_QUEUED 排队
Sequence 状态 描述
SPI_SEQ_OK 完成
SPI_SEQ_PENDING 等待
SPI_SEQ_FAILED 失败
SPI_SEQ_CANCELED 取消

7.5 取消机制

通过 Spi_Cancel 取消未开始的 Sequence。

7.6 错误分类

7.6.1 开发错误

错误名 错误码 含义
SPI_E_PARAM_CHANNEL 0x0A 无效 Channel
SPI_E_PARAM_JOB 0x0B 无效 Job
SPI_E_PARAM_SEQ 0x0C 无效 Sequence
SPI_E_PARAM_LENGTH 0x0D 长度参数错误
SPI_E_PARAM_UNIT 0x0E 无效 Unit
SPI_E_UNINIT 0x1A 未初始化
SPI_E_SEQ_PENDING 0x2A Sequence 等待中
SPI_E_SEQ_IN_PROCESS 0x3A Sequence 进行中
SPI_E_PARAM_POINTER 0x10 NULL 指针

7.6.2 生产错误

错误名 含义
SPI_E_HARDWARE_ERROR 硬件错误

8. API 规范

8.1 导入类型

模块 头文件 导入类型
Std_Types Std_Types.h Std_ReturnType, Std_VersionInfoType
Dem Dem.h Dem_EventStatusType

8.2 类型定义

8.2.1 Spi_ConfigType

typedef struct Spi_ConfigType Spi_ConfigType;

8.2.2 Spi_StatusType

typedef enum {
    SPI_UNINIT,
    SPI_IDLE,
    SPI_BUSY
} Spi_StatusType;

8.2.3 Spi_JobResultType

typedef enum {
    SPI_JOB_OK,
    SPI_JOB_PENDING,
    SPI_JOB_FAILED,
    SPI_JOB_QUEUED
} Spi_JobResultType;

8.2.4 Spi_SeqResultType

typedef enum {
    SPI_SEQ_OK,
    SPI_SEQ_PENDING,
    SPI_SEQ_FAILED,
    SPI_SEQ_CANCELED
} Spi_SeqResultType;

8.2.5 Spi_DataBufferType

typedef uint8 Spi_DataBufferType;

8.2.6 Spi_ChannelType, Spi_JobType, Spi_SequenceType

typedef uint8 Spi_ChannelType;
typedef uint16 Spi_JobType;
typedef uint8 Spi_SequenceType;

8.2.7 Spi_NumberOfDataType

typedef uint16 Spi_NumberOfDataType;

8.2.8 Spi_HWUnitType

typedef uint8 Spi_HWUnitType;

8.2.9 Spi_AsyncModeType

typedef enum {
    SPI_POLLING_MODE,
    SPI_INTERRUPT_MODE
} Spi_AsyncModeType;

8.3 函数定义

8.3.1 Spi_Init

void Spi_Init(const Spi_ConfigType* ConfigPtr)
Service ID 0x00

8.3.2 Spi_DeInit

Std_ReturnType Spi_DeInit(void)
Service ID 0x01

8.3.3 Spi_WriteIB (LEVEL 0, 2 / IB)

Std_ReturnType Spi_WriteIB(
    Spi_ChannelType Channel,
    const Spi_DataBufferType* DataBufferPtr
)
Service ID 0x02

8.3.4 Spi_AsyncTransmit (LEVEL 1, 2)

Std_ReturnType Spi_AsyncTransmit(Spi_SequenceType Sequence)
Service ID 0x03

8.3.5 Spi_ReadIB

Std_ReturnType Spi_ReadIB(
    Spi_ChannelType Channel,
    Spi_DataBufferType* DataBufferPointer
)
Service ID 0x04

8.3.6 Spi_SetupEB (EB)

Std_ReturnType Spi_SetupEB(
    Spi_ChannelType Channel,
    const Spi_DataBufferType* SrcDataBufferPtr,
    Spi_DataBufferType* DesDataBufferPtr,
    Spi_NumberOfDataType Length
)
Service ID 0x05

8.3.7 Spi_GetStatus

Spi_StatusType Spi_GetStatus(void)
Service ID 0x06

8.3.8 Spi_GetJobResult

Spi_JobResultType Spi_GetJobResult(Spi_JobType Job)
Service ID 0x07

8.3.9 Spi_GetSequenceResult

Spi_SeqResultType Spi_GetSequenceResult(Spi_SequenceType Sequence)
Service ID 0x08

8.3.10 Spi_GetVersionInfo

void Spi_GetVersionInfo(Std_VersionInfoType* versioninfo)
Service ID 0x09

8.3.11 Spi_SyncTransmit (LEVEL 0, 2)

Std_ReturnType Spi_SyncTransmit(Spi_SequenceType Sequence)
Service ID 0x0A

8.3.12 Spi_GetHWUnitStatus

Spi_StatusType Spi_GetHWUnitStatus(Spi_HWUnitType HWUnit)
Service ID 0x0B

8.3.13 Spi_Cancel

void Spi_Cancel(Spi_SequenceType Sequence)
Service ID 0x0C

8.3.14 Spi_SetAsyncMode (LEVEL 2)

Std_ReturnType Spi_SetAsyncMode(Spi_AsyncModeType Mode)
Service ID 0x0D

8.4 调度函数

8.4.1 Spi_MainFunction_Handling

void Spi_MainFunction_Handling(void)

处理异步 SPI 传输。

8.4.2 Spi_MainFunction_Driving (LEVEL 1, 2)

void Spi_MainFunction_Driving(void)

驱动 SPI 硬件(polling 模式)。

8.5 回调通知

8.5.1

Job 完成时调用的可配置回调。

8.5.2

Sequence 完成时调用的可配置回调。

8.6 期望接口

8.6.1 强制接口

  • Det_ReportError

8.6.2 可选接口

  • Dem_SetEventStatus

9. 时序图

[摘要] 详细时序图见原文 PDF 第 60-77 页(包含多种 Channel/Job/Sequence 组合的同步、异步传输场景)。

主要场景:

  • 9.1 LEVEL 0:同步传输
  • 9.2 LEVEL 1:异步传输 (Write/AsyncTransmit/Read with IB)
  • 9.3 LEVEL 2:混合
  • 9.4 EB:Setup/AsyncTransmit
  • 9.5 混合 Job 传输
  • 9.6 LEVEL 0 同步传输

10. 配置规范

10.1 如何阅读本章

10.2 容器与配置参数

10.2.1 Spi

根容器。

10.2.2 SpiDemEventParameterRefs

DEM 事件参数引用。

10.2.3 SpiGeneral

参数 类型 说明
SpiDevErrorDetect bool DET 启用
SpiVersionInfoApi bool 版本信息 API
SpiLevelDelivered int 0/1/2
SpiSupportConcurrentSyncTransmit bool 并发同步传输
SpiInterruptibleSeqAllowed bool Sequence 可中断
SpiChannelBuffersAllowed int 缓冲区类型支持(0/1/2)
SpiMainFunctionPeriod float main 周期
SpiCancelApi bool 启用 Cancel API
SpiHwStatusApi bool 启用 GetHWUnitStatus API

10.2.4 SpiSequence

参数 类型 说明
SpiSeqId int Sequence ID
SpiInterruptibleSequence bool 可中断
SpiSequenceEndNotification string Sequence 完成回调名

10.2.5 SpiChannel

参数 类型 说明
SpiChannelId int Channel ID
SpiChannelType enum IB / EB
SpiDataWidth int 数据宽度(位)
SpiDefaultData int 默认数据
SpiEbMaxLength int EB 最大长度
SpiIbNBuffers int IB 缓冲区数
SpiTransferStart enum LSB / MSB

10.2.6 SpiChannelList

Channel 列表(从属于 Job)。

10.2.7 SpiJob

参数 类型 说明
SpiJobId int Job ID
SpiJobPriority int 优先级 0-3
SpiJobEndNotification string Job 完成回调名
SpiDeviceAssignment ref 外部设备引用

10.2.8 SpiExternalDevice

参数 类型 说明
SpiBaudrate float 波特率
SpiCsIdentifier int CS ID
SpiCsPolarity enum HIGH / LOW
SpiCsPin int CS 引脚
SpiCsFunctionUsed bool CS 是否启用
SpiDataShiftEdge enum LEADING / TRAILING
SpiShiftClockIdleLevel enum LOW / HIGH
SpiTimeBetweenClkAndCs float CLK 到 CS 时间

10.2.9 SpiDriver

驱动参数容器。

10.2.10 SpiPublishedInformation

已发布信息。

[摘要] 完整配置参数详见原文 PDF 第 79-93 页。

10.3 已发布信息

按 BSW General。

10.4 配置概念

SPI 处理/驱动通过 ARXML 配置生成 C 代码。

11. 不适用需求

详见原文 PDF 第 97 页。

12. 附录

附录详见原文 PDF 第 98-99 页。

翻译说明

  • 本译本基于 AUTOSAR CP 4.4.0 的 SPI 处理驱动规范 (Document ID 038,共 100 页)
  • 摘要标记位置:
    • 第 6 章需求追溯
    • 第 9 章时序图
    • 第 10 章配置参数
    • 第 11 章不适用需求
    • 第 12 章附录
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