通过spidev0.0驱动及MAX31855

2023-05-13 16:34:29

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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。

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。

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：

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