spi-i2c-baremetal

SPI 和 I2C（裸机）

用途

为传感器和存储芯片实现 SPI 和 I2C 主机驱动：时钟配置、相位/极性（SPI）、START/ACK 序列（I2C），以及常见的寄存器读写事务模式。

适用场景

• 读取 I2C 传感器（WHO_AM_I 寄存器）
• SPI 闪存或显示屏的初始化
• 调试 NACK 或 SCL 卡住的问题
• 用最精简的代码替代 HAL_I2C/SPI

工作流

1. SPI 主机（STM32）

/* Mode 0: CPOL=0, CPHA=0 — check slave datasheet */
SPI1->CR1 = SPI_CR1_MSTR | SPI_CR1_SSM | SPI_CR1_SSI
          | (3 << SPI_CR1_BR_Pos);  /* baud divider */
SPI1->CR1 |= SPI_CR1_SPE;

uint8_t spi_xfer(SPI_TypeDef *spi, uint8_t tx) {
    while (!(spi->SR & SPI_SR_TXE))
        ;
    *(volatile uint8_t *)&spi->DR = tx;
    while (!(spi->SR & SPI_SR_RXNE))
        ;
    return *(volatile uint8_t *)&spi->DR;
}

CS（GPIO 位操作）：

GPIO_CS_LOW();
spi_xfer(SPI1, reg | 0x80);  /* read */
uint8_t val = spi_xfer(SPI1, 0xFF);
GPIO_CS_HIGH();

2. I2C 主机——寄存器读取

/* START → addr+W → reg → repeated START → addr+R → data → STOP */
bool i2c_read_reg(I2C_TypeDef *i2c, uint8_t dev7, uint8_t reg, uint8_t *out) {
    if (!i2c_start(i2c)) return false;
    if (!i2c_tx(i2c, (dev7 << 1) | 0)) return false;
    if (!i2c_tx(i2c, reg)) return false;
    if (!i2c_restart(i2c)) return false;
    if (!i2c_tx(i2c, (dev7 << 1) | 1)) return false;
    *out = i2c_rx(i2c, false);  /* NACK last byte */
    i2c_stop(i2c);
    return true;
}

根据参考手册轮询 SB、ADDR、TXE、RXNE、BTF。

3. 常见协议

模式	总线
reg + write data	I2C/SPI
`0x80	reg` 读取（MSB 置位）
16 位大端长度前缀	SPI 闪存

4. Agent 使用方式

/spi-i2c-baremetal I2C read of register 0x0F from device 0x68

常见问题

现象	原因	解决方法
I2C NACK	7 位地址错误（数据手册给出的是 8 位地址）	移位地址；检查 R/W 位
SPI 读到乱码	CPOL/CPHA 不匹配	按从设备模式表配置
总线 SCL 被拉低而卡住	从设备时钟延展/故障	总线恢复（发送时钟脉冲）
CS 出现毛刺	CS 与时钟时序不匹配	在第一个 SCK 到来前拉低 CS

相关技能

• skills/baremetal/gpio-baremetal — CS、SDA、SCL 引脚
• skills/baremetal/peripherals-from-datasheet — 时序要求
• skills/kernel-dev/bus-drivers-i2c-spi — Linux 内核端