2017年9月，英創(chuàng)在Linux的文件系統(tǒng)中移植了針對(duì)嵌入式Linux的JRE（Java Runtime Environment），能夠支持Java應(yīng)用程序的運(yùn)行。由于Java語(yǔ)言不能直接訪問(wèn)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(wǎng)、串口、CAN、GPIO、SPI、I2C、RTC等。本文主要介紹使用Java語(yǔ)言調(diào)用英創(chuàng)Java硬件支持包，操作英創(chuàng)主板SPI接口的過(guò)程。

1、SPI簡(jiǎn)介

SPI(Synchronous Peripheral Interface)是一種同步串行數(shù)據(jù)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(shí)鐘信號(hào)。

圖1SPI主從設(shè)備信號(hào)連接

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

表1SPI四種數(shù)據(jù)傳輸模式

2、SPI傳輸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

英創(chuàng)提供的SPI傳輸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)源文件為emtronix.hardware.SPITransfer.java。每一個(gè)SPITransfer類(lèi)實(shí)例代表一次SPI傳輸，其主要成員變量如下所示：

public class SPITransfer {

/*寫(xiě)數(shù)據(jù)緩存，只讀模式時(shí)為null*/

public byte[] tx_buf;

/*讀數(shù)據(jù)緩存，只寫(xiě)模式時(shí)為null */

public byte[] rx_buf;

/* 緩存長(zhǎng)度

* 全雙工時(shí)，讀寫(xiě)緩存應(yīng)該長(zhǎng)度相同；

* 半雙工時(shí)，非工作狀態(tài)的緩存為null

*/

public int len;

/*SPI時(shí)鐘頻率*/

public int speed_hz;

/*兩個(gè)SPITransfer之間的延時(shí)*/

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(shí)鐘，在發(fā)送的同時(shí)，也在接收數(shù)據(jù)。因此其傳輸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要同時(shí)擁有寫(xiě)數(shù)據(jù)緩存tx_buf和讀數(shù)據(jù)緩存rx_buf才能支持這種全雙工工作模式，并且兩個(gè)緩存區(qū)域長(zhǎng)度都為len字節(jié)。當(dāng)然，如果要使用半雙工讀/寫(xiě)，只需要讓tx_buf/rx_buf等于null就可以了。speed_hz為SPI的時(shí)鐘頻率，esm335x最大時(shí)鐘頻率48MHz，esm6800最大時(shí)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(gè)字有幾個(gè)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(hào)；pad暫時(shí)不用設(shè)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(hù)在實(shí)例化SPI類(lèi)后可以調(diào)用Open、SetSPI、Transfer、Close對(duì)SPI硬件接口進(jìn)行操作。SPI類(lèi)的具體信息如下，其中mFd為設(shè)備描述符，用戶(hù)不用設(shè)置，由接口函數(shù)自動(dòng)修改。

public class SPI {

private int mFd;

/**

*打開(kāi)spi主設(shè)備，返回fd.自動(dòng)修改mFd

*@paramdev "/dev/spidev1.0"

*@return成功返回spi主設(shè)備描述符，失敗返回-1

*/

publicnativeintOpen(String dev);

/**

*設(shè)置SPI的工作參數(shù)

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

* 四個(gè)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(jìn)行ntrans次spitransfer

*@return成功返回0；失敗返回-1

*/

publicnativeintTransfer(SPITransfer[] trans,intntrans);

/**

*關(guān)閉SPI主設(shè)備

*@return成功返回0；失敗返回-1

*/

publicnativeintClose() ;

}

4、SPI測(cè)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(shí)現(xiàn)部分在本地的庫(kù)當(dāng)中。英創(chuàng)將所有英創(chuàng)主板的硬件接口訪問(wèn)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)部分編譯成了動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)libemtronixhardware.so，放在了文件系統(tǒng)/lib目錄下。

在編寫(xiě)SPI傳輸主程序的時(shí)候，首先需要加載該庫(kù)，如下所示：

publicclasstestSPIMain {

static{

System.loadLibrary("emtronixhardware");

}

publicstaticvoidmain(String[] args) {

...

}

}

然后，就可以在main函數(shù)中實(shí)例化SPI類(lèi)，并打開(kāi)主板的SPI設(shè)備：

SPI spi = new SPI();

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

接著，初始化SPI傳輸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，發(fā)送數(shù)據(jù)：

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(jù)

}

其中，transcnt表示SPITransfer的個(gè)數(shù)，每一個(gè)SPITransfer需要用戶(hù)自己實(shí)例化。

最后，使用完畢后關(guān)閉SPI設(shè)備：

spi.Close();

5、SPI測(cè)試程序運(yùn)行結(jié)果

運(yùn)行SPI傳輸Java主程序需要把編譯結(jié)果bin文件中的所有目錄文件拷貝到主板/mnt/nandflash，或者通過(guò)nfs掛載到主板/mnt/nfs目錄下。然后，使用“java 包名.類(lèi)名”運(yùn)行，如下圖所示：

圖2運(yùn)行SPI測(cè)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(hù)可以通過(guò)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(hù)參考。