[電子工作] ATxmega (E series)にFatFsを組み込む(USART-SPI)

FatFs R0.12bのATxmega Eシリーズへの組み込みです。

サンプルプロジェクトの、avr/srcから以下のコードを持ってきてベースとします

diskio.h -> 使用しない機能の設定
ff.c -> そのまま使う
ff.h -> そのまま使う
ffconf.h -> 下記の構成設定
integer.h -> そのまま使う
mmc_avr_usart.c -> XMEGA EシリーズのDMA化する

今回はとりあえず読めればいいので、以下の最小構成としました。

ffconf.h
_FS_READONLY = 1 (read only)
_FS_MINIMIZE = 1 (opendir, readdirを使いたいので)
_USE_STRFNUC = 0
_USE_FIND = 0
_USE_MKFS = 0
_USE_FASTSEEK = 0
_USE_EXPAND = 0
_USE_CHMOD = 0
_USR_LABEL = 0
_USE_FORWARD = 0
_USE_LFN = 0
_FS_RPATH = 0

_VOLUMES = 1
_STR_VOLUME_ID = 0
_MULTI_PARTITION = 0
_USR_TRIM = 0
_FS_NOFSINFO = 0

_FS_TINY = 1
_FS_EXFAT = 0
_FS_NORTC = 1
_FS_LOCK = 0
_FS_REENTRANT = 0

diskio.h
_USE_WRITE = 0
_USE_IOCTL = 0
_USE_ISDIO = 0

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対応のメインはmmc_avr_usart.cです。
Chan氏のサンプルではAVR MEGA系(1284P)のUSART-SPIの実装になっています。

編集する箇所のサマリは下記になります。

power_on()
　USART-SPIとEDMAの有効化を設定（後述）

power_off()
　USART_SPIとEDMAの無効化を設定（後述）

xchg_spi()
　USART-SPIへのデータ送信&受信(1byte)（後述）
　受信のときはダミーデータ(0xff)を送る

rcvr_spi_multi()（後述）
　DMA化のキモ
　指定された回数だけ、ダミー値(0xFF)を送信してからデータを受信します。

xmit_spi_multi()
　今回はread onlyなので関数ごと削除
　なお、対応自体はrcvr_spi_multiとほぼ同じ。

disk_status(), disk_initialize(), disk_read()
　サンプルでは、CompacfFlashCardとSD-Card(MMC)のそれぞれをdiskio.cで
　呼び分けるようになっています。CFは不要なので、mmc_avr_usart.cにある
　関数"mmc_disk_xxx()"の名前を"disk_xxx()"に変更して直接呼ぶようにします。
　それぞれの関数の第一引数に"BYTE pdrv"を追加して、
　pdrv != 0だったらエラーリターンするよう一応ガードしておきます。

disk_timerproc()
　適当なタイマで100Hzの定期割込みを作って呼ぶようにする。
　WriteProtectとCardSenseを接続しない場合は状態チェックのコードを削除します。

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ではいよいよ対応の詳細に行きます。

XMega EのUSART-SPI対応

XMega EにはUSARTC0, USARTD0の2つのUSARTがあります。
今回はUSARTD0側を使いました。
また、ピンアサインの都合で、PORTD[5:7]にリマップしています。
SSはPORTD4を割り当てます。

　PORTD4 : SPI-SS -> Output, High
　PORTD5 : SPI-SCK -> Output, Low
　PORTD6 : SPI-MISO -> In, 外部抵抗でプルアップ
　PORTD7 : SPI-MOSI -> Output, High

USART-SPIの有効化/無効化の設定は以下のようになります。

power_on()関数にて

{
	PORTD.DIRSET   = PIN4_bm;
	PORTD.OUTSET   = PIN4_bm;

	PORTD.DIRSET = PIN5_bm | PIN7_bm;
	PORTD.OUTCLR = PIN5_bm;
	PORTD.OUTSET = PIN7_bm;

	PORTD.DIRCLR = PIN6_bm;

	PORTD.REMAP = PORT_USART0_bm;

	/* Setup USART D0 as MSPI mode */

	/* SPI Mode 0, MSB first */
	USARTD0.CTRLC = USART_CMODE_MSPI_gc;

	USARTD0.CTRLB = USART_TXEN_bm | USART_RXEN_bm;

	USARTD0.BAUDCTRLA = 63; /* 100kHz */

power_off()関数にて

	USARTD0.CTRLB     = 0;

	PORTD.OUTSET = PIN4_bm;

1バイト送信&受信は以下の流れになります。

「送信可能(DREIF = 1)か確認する」->「DATAに書き込む」
　->「受信完了(RXCIF = 1)を待つ」->「DATAから読む」

static
BYTE xchg_spi (		/* Returns received data */
	BYTE dat		/* Data to be sent */
)
{
	while ( !(USARTD0.STATUS & USART_DREIF_bm));
	USARTD0.DATA = dat;
	while ( !(USARTD0.STATUS & USART_RXCIF_bm));
	return USARTD0.DATA;
}

ここで、とりあえずrcvr_spi_multi()関数を上記のxchg_spi()の処理を繰り返すように実装すれば、USART-SPIを用いたSD-Cardアクセスが動きます。

rcvr_spi_multi()関数のDMA化については長くなってきたので別記事に分けます。

タグ：ATXMega, AVR, FatFs, USART, SPI