通过spidev0.0驱动及MAX31855

目录 (Table of Contents)
通过spidev0.0驱动及MAX31855芯片采集K型热电偶温度
本篇试用报告主要介绍如何通过Nanopi M2已经实现的SPI0驱动程序，实现用户模式下的SPI通讯，完成对K型热电偶温度数据的采集。

1. MAX31855引脚、通讯模式及温度算法
   MAX31855具有冷端补偿，将K、J、N、T或E型热电偶信号转换成数字量。器件输出14位带符号数据，通过SPITM兼容接口、以只读格式输出。转换器的温度分辨率为0.25℃，最高温度读数为+1800℃，最低温度读数为-270℃，对于K型热电偶，温度范围为-200℃至+700℃，保持±2℃精度。
   MAX31855与MCU或MPU接线图：
   
   SPI通讯时序图：

驱动CS为低电平时，SO引脚将输出第一位数据。通过串口读取完整的冷端补偿热电偶温度，需要14个时钟周期。读取热电偶和参考端温度需要32个时钟周期(表2和表3)。在时钟下降沿读取输出位。第一位D31为热电偶温度符号位。D[30:18]位包含温度转换数据，顺序为MSB至LSB。D16位正常状态下为低电平，热电偶输入开路或对GND或VCC短路时变为高电平。参考端温度数据从D15开始。输出转换数据时， CS任何时候均可变为高电平。
根据以上描述，将上述时序、数据位的含义转换为后续的程序代码。

2. 硬件环境搭建
   根据第一节对MAX31855引脚的功能描述，将K型热电偶、MAX31855、Nanopi M2用杜邦线连起来。
   MAX31855实物图：
   
   MAX31855连接K型热电偶：

Nanopi M2的SPI0接口如下(3.3V,GND,MISO,CLK,CS共5根线)：

K型热电偶、MAX31855和Nanopi M2硬件连接：

2. 基于QT的K型热电偶SPI接口数据采集软件开发
   2.1 创建QT项目
   在命令行输入如下命令：
   su root
   password:fa
   qtcreator
   启动QT软件开发环境，新建项目，项目名称我选为max31855_temperatureShow，软件类型设置widget,设计界面如图所示：

2.2 编写头文件
1）common.h

ifndef _COMMONH

define _COMMONH

define __DEBUG

ifdef __DEBUG

#define DEBUG(format, args...) \
    printf("FAHW-Lib: " format, ## args)

else

#define DEBUG(format, args...)

endif

include

include

include

include <sys/types.h>

include <sys/stat.h>

include <sys/ioctl.h>

include

include <linux/fs.h>

include

include

include

include

extern void clearLastError();
extern void setLastError(const char *fmt, ...);

define EXPORT

extern int writeValueToFile(char fileName, char buff);
extern int writeIntValueToFile(char fileName, int value);
extern int readValueFromFile(char fileName, char buff, int len);
extern int readIntValueFromFile(char fileName);

define FILE_PATH_LENGTH (128)

endif

2）libfahw-filectl.h

ifndef __FRIENDLYARM_HARDWARE_FILECTRL_H__

define __FRIENDLYARM_HARDWARE_FILECTRL_H__

int openHW(const char devName, int flags);
int writeHW(int fd, const void _data, size_t len);
int readHW(int fd, void *_data, size_t len);
int selectHW(int fd, int sec, int usec);
void closeHW(int fd);
int ioctlWithIntValue(int fd, int cmd, int value);

endif

3）libfahw-spi.h

ifndef __FRIENDLYARM_HARDWARE_SPI_H__

define __FRIENDLYARM_HARDWARE_SPI_H__

// SPIBitOrder

define LSBFIRST (0) ///< LSB First

define MSBFIRST (1) ///< MSB First

// SPIMode

define SPI_MODE0 (0) ///< CPOL (0, CPHA (0

define SPI_MODE1 (1) ///< CPOL (0, CPHA (1

define SPI_MODE2 (2) ///< CPOL (1, CPHA (0

define SPI_MODE3 (3) ///< CPOL (1, CPHA (1

define SPI_CPHA (0x01)

define SPI_CPOL (0x02)

define SPI_CS_HIGH (0x04)

define SPI_LSB_FIRST (0x08)

define SPI_3WIRE (0x10)

define SPI_LOOP (0x20)

define SPI_NO_CS (0x40)

define SPI_READY (0x80)

// SPIClockDivider

define SPI_CLOCK_DIV65536 (0) ///< 65536 (256us (4kHz

define SPI_CLOCK_DIV32768 (32768) ///< 32768 (126us (8kHz

define SPI_CLOCK_DIV16384 (16384) ///< 16384 (64us (15.625kHz

define SPI_CLOCK_DIV8192 (8192) ///< 8192 (32us (31.25kHz

define SPI_CLOCK_DIV4096 (4096) ///< 4096 (16us (62.5kHz

define SPI_CLOCK_DIV2048 (2048) ///< 2048 (8us (125kHz

define SPI_CLOCK_DIV1024 (1024) ///< 1024 (4us (250kHz

define SPI_CLOCK_DIV512 (512) ///< 512 (2us (500kHz

define SPI_CLOCK_DIV256 (256) ///< 256 (1us (1MHz

define SPI_CLOCK_DIV128 (128) ///< 128 (500ns (= 2MHz

define SPI_CLOCK_DIV64 (64) ///< 64 (250ns (4MHz

define SPI_CLOCK_DIV32 (32) ///< 32 (125ns (8MHz

define SPI_CLOCK_DIV16 (16) ///< 16 (50ns (20MHz

define SPI_CLOCK_DIV8 (8) ///< 8 (25ns (40MHz

define SPI_CLOCK_DIV4 (4) ///< 4 (12.5ns 80MHz

define SPI_CLOCK_DIV2 (2) ///< 2 (6.25ns (160MHz

define SPI_CLOCK_DIV1 (1) ///< 0 (256us (4kHz

int setSPIWriteBitsPerWord( int spi_fd, int bits );
int setSPIReadBitsPerWord( int spi_fd, int bits );
int setSPIBitOrder( int spi_fd, int order);
int setSPIMaxSpeed(int spi_fd, unsigned int spi_speed);
int setSPIDataMode( int spi_fd, int mode);
int SPItransferOneByte( int spi_fd, unsigned char byteData, int spi_delay, int spi_speed, int spi_bits);
int SPItransferBytes(
int spi_fd
, unsigned char writeData
, int writeLen
, unsigned char readBuffer
, int readLen
, int spi_delay
, int spi_speed
, int spi_bits
);
int writeBytesToSPI(
int spi_fd
, unsigned char writeData
, int writeLen
, int spi_delay
, int spi_speed
, int spi_bits
);
int readBytesFromSPI(
int spi_fd
, unsigned char readBuffer
, int readLen
, int spi_delay
, int spi_speed
, int spi_bits
);

define SPI0_PATH "/dev/spidev0.0"

endif

重点关注上面红颜色的那一行，代表我们使用哪个接口的驱动程序。系统目前只实现SPI0的驱动，如图所示：

Andrew->China: Says Hello 
Note right of China: China thinks\nabout it 
China-->Andrew: How are you? 
Andrew->>China: I am good thanks!

End