2017年9月，英創(chuàng)在Linux的文件系統(tǒng)中移植了針對嵌入式Linux的JRE（Java Runtime Environment），能夠支持Java應用程序的運行。由于Java語言不能直接訪問硬件資源，英創(chuàng)提供了Java硬件支持包，主要支持的工控接口有：以太網、串口、CAN、GPIO、SPI、I2C、RTC等。本文主要介紹使用Java語言調用英創(chuàng)Java硬件支持包，操作英創(chuàng)主板SPI接口的過程。

1、SPI簡介

SPI(Synchronous Peripheral Interface)是一種同步串行數(shù)據通訊總線接口，常用于連接ADCs、EPROMs、Sensors或者是其他一些微控制器，SPI具有兩種工作模式：master和slave模式，其中master模式提供時鐘信號。

圖1SPI主從設備信號連接

SPI有四種數(shù)據傳輸模式，如表1所示，主要差別在于：輸出串行同步時鐘極性（CPOL）和相位（CPHA）可以進行配置。

表1SPI四種數(shù)據傳輸模式

2、SPI傳輸數(shù)據結構

英創(chuàng)提供的SPI傳輸數(shù)據結構源文件為emtronix.hardware.SPITransfer.java。每一個SPITransfer類實例代表一次SPI傳輸，其主要成員變量如下所示：

public class SPITransfer {

/*寫數(shù)據緩存，只讀模式時為null*/

public byte[] tx_buf;

/*讀數(shù)據緩存，只寫模式時為null */

public byte[] rx_buf;

/* 緩存長度

* 全雙工時，讀寫緩存應該長度相同；

* 半雙工時，非工作狀態(tài)的緩存為null

*/

public int len;

/*SPI時鐘頻率*/

public int speed_hz;

/*兩個SPITransfer之間的延時*/

public char delay_usecs;

/*SPI傳輸字寬*/

public byte bits_per_word;

/*本次傳輸完成之后，是否改變片選*/

public byte cs_change;

public int pad;

}

SPI傳輸使用同步時鐘，在發(fā)送的同時，也在接收數(shù)據。因此其傳輸數(shù)據結構要同時擁有寫數(shù)據緩存tx_buf和讀數(shù)據緩存rx_buf才能支持這種全雙工工作模式，并且兩個緩存區(qū)域長度都為len字節(jié)。當然，如果要使用半雙工讀/寫，只需要讓tx_buf/rx_buf等于null就可以了。speed_hz為SPI的時鐘頻率，esm335x最大時鐘頻率48MHz，esm6800最大時鐘頻率60MHz；delay_usecs表示連續(xù)傳輸?shù)腡ransfer之間的間隔，單位為微秒；bits_per_word表示一個字有幾個比特組成，最大32；cs_change表示本次傳輸完成后是否修改片選信號；pad暫時不用設置，保留。

3、SPI傳輸接口函數(shù)

英創(chuàng)提供的SPI傳輸接口源文件為emtronix.hardware.SPI.java。用戶在實例化SPI類后可以調用Open、SetSPI、Transfer、Close對SPI硬件接口進行操作。SPI類的具體信息如下，其中mFd為設備描述符，用戶不用設置，由接口函數(shù)自動修改。

public class SPI {

private int mFd;

/**

*打開spi主設備，返回fd.自動修改mFd

*@paramdev "/dev/spidev1.0"

*@return成功返回spi主設備描述符，失敗返回-1

*/

publicnativeintOpen(String dev);

/**

*設置SPI的工作參數(shù)

*@paramargs "S16000000-M1-B16-D100" S為時鐘速率，M為數(shù)據傳輸模式（0-3），B為數(shù)據位寬，D發(fā)送完后的延時

* 四個參數(shù)之間不分順序“M1-D100-B16-S16000000”與之前的相同

*@return成功返回0；失敗返回-1

*/

publicnativeintSetSPI(String args);

/**

* SPI一次傳輸，trans.tx_buf=null,trans.rx_buf != null, only receive;

* trans.tx_buf!=null,trans.rx_buf=null,only send;

* trans.tx_buf!=null,trans.rx_buf!=null, send&receive

*@paramtrans,一次spi傳輸參數(shù)

*@paramntrans,進行ntrans次spitransfer

*@return成功返回0；失敗返回-1

*/

publicnativeintTransfer(SPITransfer[] trans,intntrans);

/**

*關閉SPI主設備

*@return成功返回0；失敗返回-1

*/

publicnativeintClose() ;

}

4、SPI測試程序

SPI傳輸接口中操作SPI的接口函數(shù)聲明都有native的前綴，表明其實現(xiàn)部分在本地的庫當中。英創(chuàng)將所有英創(chuàng)主板的硬件接口訪問函數(shù)的實現(xiàn)部分編譯成了動態(tài)鏈接庫libemtronixhardware.so，放在了文件系統(tǒng)/lib目錄下。

在編寫SPI傳輸主程序的時候，首先需要加載該庫，如下所示：

publicclasstestSPIMain {

static{

System.loadLibrary("emtronixhardware");

}

publicstaticvoidmain(String[] args) {

...

}

}

然后，就可以在main函數(shù)中實例化SPI類，并打開主板的SPI設備：

SPI spi = new SPI();

spi.Open("/dev/spidev1.0");

接著，初始化SPI傳輸數(shù)據結構，發(fā)送數(shù)據：

int transcnt = 1;

SPITransfer[] trans = new SPITransfer[transcnt];

trans[0] = new SPITransfer();

trans[0].tx_buf = tArray;

trans[0].rx_buf = rArray;

trans[0].len = bytes;

trans[0].speed_hz = speed;

trans[0].bits_per_word = (byte) bitspw;

if(spi.Transfer(trans, transcnt) == 0) {

//傳輸成功，處理數(shù)據

}

其中，transcnt表示SPITransfer的個數(shù)，每一個SPITransfer需要用戶自己實例化。

最后，使用完畢后關閉SPI設備：

spi.Close();

5、SPI測試程序運行結果

運行SPI傳輸Java主程序需要把編譯結果bin文件中的所有目錄文件拷貝到主板/mnt/nandflash，或者通過nfs掛載到主板/mnt/nfs目錄下。然后，使用“java 包名.類名”運行，如下圖所示：

圖2運行SPI測試程序

以上就是使用Java操作英創(chuàng)主板SPI接口的介紹，感興趣的客戶可以通過電話或者郵件聯(lián)系英創(chuàng)工程師。我們將提供Java示例程序源碼供客戶參考。