c++ - 从 Arduino 到 Raspberry Pi 的不可靠 SPI 字节数组传输

Question

我正在开发一个项目，该项目从 Arduino Pro Mini 收集数据并使用 SPI 将其发送到树莓派进行存储。

Pro Mini 将读取模拟输入并计算电压(一旦我完成)，并在使用 ISR 提示时将值传递给 Pi。

我在两个平台上都使用 C/C++ 以保持统一。从属代码使用 Arduino IDE 剪辑在一起，主代码基于 Pi 的 BCM2835 SPI 库示例。

Arduino代码旨在计算浮点值并将浮点值预处理为4字节/字符的数组(我正在拍摄二进制文件，因为我认为这是最好的方法去)。一旦 Pi 提示，每个字节都会被发送，并将被重新编译为浮点型。

这是我现在拥有的:

奴隶

/*************************************************************
ARDUINO BREAKER READ/SPI PRE-PROC/TRANSMIT CASES
****************************************************************/

/***************************************************************
 Global Variables
***************************************************************/

byte command = 0; //command from PI
byte bytes[4];    //

int sensorVoltage, sensorCurrent; //eventual live reading vars
float Voltage, Current, RealCurrent, RealVoltage, Power;

/***************************************************************
 Set Up
  -designate arudino as slave
  -turn on interrupts
***************************************************************/

void setup (void)
{
  //debugging with serial monitor
  Serial.begin(9600);

  // Set up arduino as slave
  pinMode(MOSI, INPUT);
  pinMode(SCK, INPUT);
  pinMode(SS, INPUT);   
  pinMode(MISO, OUTPUT);

  // turn on SPI in slave mode
  SPCR |= _BV(SPE);

  // turn on interrupts
  SPCR |= _BV(SPIE);

}  // end of setup

/*************************************************************
 Interrupt Service Routine 
 ************************************************************/

// SPI interrupt routine
ISR (SPI_STC_vect)
{
  delay(500); //for errors

  // Create union of shared memory space
  union 
  {
    float f_var;
    unsigned char bytes[4];
  } u;

  // Overwrite bytes of union with float variable
  u.f_var = RealVoltage;

  // Assign bytes to input array
  memcpy(bytes, u.bytes, 4);

  byte c = SPDR;
  command = c; 

  switch (command)
  {
  // null command zeroes register
  case 0:

    SPDR = 0;
    break;

  // case a - d reserved for voltage
  case 'a':
    SPDR = bytes[3];  
    break;

  // incoming byte, return byte result
  case 'b':

    SPDR = bytes[2];  
    break;

  // incoming byte, return byte result    
  case 'c':

    SPDR =  bytes[1];  
    break;


  // incoming byte, return byte result    
  case 'd':

    SPDR = bytes[0];  
    break;

 /**  // case e -h reserved for current
  case 'e':

    SPDR = amps.b[0];  
    break;

  // incoming byte, return byte result
  case 'f':

    SPDR = amps.b[1];  
    break;

  // incoming byte, return byte result    
  case 'g':

    SPDR = amps.b[2];  
    break;

  // incoming byte, return byte result    
  case 'h':

    SPDR = amps.b[3];  
    break;

   // case i - l reserved for wattage
  case 'i':

    SPDR = watts.b[0];  
    break;

  // incoming byte, return byte result
  case 'j':

    SPDR = watts.b[1];  
    break;

  // incoming byte, return byte result    
  case 'k':

    SPDR = watts.b[2];  
    break;

  // incoming byte, return byte result    
  case 'l':

    SPDR = watts.b[3];  
    break;**/

  } // end of switch

}  // end of interrupt service routine (ISR) SPI_STC_vect

/***************************************************************  
 Loop until slave is enabled by Pi.
****************************************************************/
void loop (void)
{
/*************************************************************
Read and Calculate
****************************************************************/

  /**
  sensorVoltage = analogRead(A2);
  sensorCurrent = analogRead(A3);
  Voltage = sensorVoltage*(5.0/1023.0);
  Current = sensorCurrent*(5.0/1023.0);
  RealCurrent = Current/0.204545;
  RealVoltage = (Voltage/0.022005);
  Power = RealVoltage*RealCurrent;
**/
  RealVoltage = 1.234;
/*************************************************************
Loop Check for SS activation
****************************************************************/

  // if SPI not active, clear current command, else preproc floats and pass to SPI
  if (digitalRead (SS) == HIGH){
    command = 0;
  }
/*************************************************************
Debug with serial monitor
****************************************************************/
/*
  Serial.print("Byte 3: ");
  Serial.println(bytes[3],BIN);
  delay(500);
  Serial.print("Byte 2: ");
  Serial.println(bytes[2],BIN);
  delay(500);
  Serial.print("Byte 1: ");
  Serial.println(bytes[1],BIN);
  delay(500);
  Serial.print("Byte 0: ");
  Serial.println(bytes[0],BIN);
  delay(1000);
  Serial.println();*/
}

大师

#include <bcm2835.h>
#include <stdio.h>


void setup()
{
    bcm2835_spi_begin();
    bcm2835_spi_setBitOrder(BCM2835_SPI_BIT_ORDER_LSBFIRST);      // The default
    bcm2835_spi_setDataMode(BCM2835_SPI_MODE0);                   // The default
    bcm2835_spi_setClockDivider(BCM2835_SPI_CLOCK_DIVIDER_65536); // The default
    bcm2835_spi_setChipSelectPolarity(BCM2835_SPI_CS0, LOW);      // the default
}

char getByte(const char command){

    char read_data = bcm2835_spi_transfer(command);
    delay(100);
    return read_data;
}

int main(int argc, char **argv)
{
//If you call this, it will not actually access the GPIO
//Use for testing
//bcm2835_set_debug(1);

    if (!bcm2835_init())
        return 1;
    setup();

//Start communication       
    bcm2835_spi_chipSelect(BCM2835_SPI_CS0);// Enable 0

    //voltage 1-4  
    char read_data = getByte('a');
    printf("byte is %02d\n", read_data);

    read_data = getByte('b');
    printf("byte is %02d\n", read_data);

    read_data = getByte('c');
    printf("byte is %02d\n", read_data);

    read_data = getByte('d');
    printf("byte is %02d\n", read_data);    

   /** voltage = volts.f;   
    printf("%.6f", voltage);
    printf("\n");
    **/
    delay(1000);   

    bcm2835_spi_setChipSelectPolarity(BCM2835_SPI_CS0, HIGH);
    bcm2835_spi_chipSelect(BCM2835_SPI_CS0);// Disable 0
    bcm2835_spi_end();
    bcm2835_close();

    return 0;
}

我使用固定值来调试代码。有时 Pi 上 SPI 的输出是准确的，但否则它会发生变化并输出部分准确和/或随机字节。

我一直无法解决的问题是 Pi 一侧的稳定性，因此我正在寻求帮助来评估是否是我的代码导致了不准确，或者是否是我的硬件问题。

Answer 1

据猜测，我会说这是发送者和接收者之间的时间问题。尝试查看您正在接收的数据位，看看它们是否向前或向后移动。这可能表明 pi 等待时间太长而无法开始接收，或者等待所有数据的时间不够长。我认为问题可能在于延迟:

delay(500); //for errors

在 Arduino 上，以及

delay(1000); 

在接收器上。你为什么使用这些？ 500ms 是让 pi 等待 SPI 数据响应的较长时间。

请注意，现在还有一个用于 pi 的 SPI 内核驱动程序 (spidev) - 这是一种更加符合行业标准的方法，并且可能是一种更强大的方法。

树莓派 github 站点上有一个很好的示例:https://github.com/raspberrypi/linux/blob/rpi-4.4.y/Documentation/spi/spidev_test.c