docs/zh_CN/api-reference/peripherals/parlio/parlio_tx.rst
:link_to_translation:en:[English]
本文介绍了 ESP-IDF 中的并行 IO TX 驱动程序的功能,章节目录如下:
.. contents:: :local: :depth: 2
并行 IO TX 单元属于通用的并行接口的一部分,以下简称为 TX 单元。支持通过 GDMA 在并行总线上实现外部设备和内部存储器之间的数据通信,鉴于 IO 数据的灵活性,TX 单元可用作通用接口,连接多种外围设备。该驱动的主要应用场景包括:
本节将带你快速了解如何使用 TX 单元驱动。通过简单的示例模拟 QPI (Quad Peripheral Interface) 发送时序,展示如何使用创建 TX 单元并启动它,如何发起传输事务,以及如何注册事件回调函数。一般的使用流程如下:
创建和使能 TX 单元 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
首先,我们需要创建一个 TX 单元实例。以下代码展示了如何创建一个用于模拟 QPI 的 TX 单元实例:
.. code:: c
parlio_tx_unit_handle_t tx_unit = NULL;
parlio_tx_unit_config_t config = {
.clk_src = PARLIO_CLK_SRC_DEFAULT, // 选择默认的时钟源
.data_width = 4, // 数据宽度为 4 位
.clk_in_gpio_num = -1, // 不使用外部时钟源
.valid_gpio_num = EXAMPLE_PIN_CS, // 使用有效信号作为片选
.clk_out_gpio_num = EXAMPLE_PIN_CLK,
.data_gpio_nums = {
EXAMPLE_PIN_DATA0,
EXAMPLE_PIN_DATA1,
EXAMPLE_PIN_DATA2,
EXAMPLE_PIN_DATA3,
},
.output_clk_freq_hz = 10 * 1000 * 1000, // 输出时钟频率为 10 MHz
.trans_queue_depth = 32, // 待处理事务队列深度为 32
.max_transfer_size = 256, // 一次传输的最大传输大小为 256 字节
.sample_edge = PARLIO_SAMPLE_EDGE_NEG, // 在时钟下降沿采样数据
.flags = {
.invert_valid_out = true, // 有效信号默认高电平有效,通过反转,我们用来模拟 QPI 的时序中的片选信号 CS
}
};
// 创建 TX 单元实例
ESP_ERROR_CHECK(parlio_new_tx_unit(&config, &tx_unit));
// 使能 TX 单元
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_enable(tx_unit));
当创建 TX 单元实例时,我们需要通过 :cpp:type:parlio_tx_unit_config_t 配置时钟源、数据宽度和输出时钟频率等参数。然后调用 :cpp:func:parlio_new_tx_unit 函数创建一个新的 TX 单元实例,该函数将返回一个指向新实例的句柄。实例句柄实际上是一个指向 TX 单元内存对象的指针,类型为 :cpp:type:parlio_tx_unit_handle_t。
以下是 :cpp:type:parlio_tx_unit_config_t 结构体的配置参数及其解释:
.. list::
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::clk_src 设置 TX 单元的时钟源。可用时钟源列在 :cpp:type:parlio_clock_source_t 中,只能选择其中一个。不同的时钟源会在分辨率,精度和功耗上有所不同。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::clk_in_gpio_num 使用外部时钟作为时钟源,设置相应的时钟输入的 GPIO 编号。否则,设置为 -1,驱动程序将使用内部 :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::clk_src 作为时钟源。该选项的优先级高于 :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::clk_src。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::input_clk_src_freq_hz 外部输入时钟源的频率,仅当 :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::clk_in_gpio_num 不为 -1 时有效。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::output_clk_freq_hz 设定输出时钟的频率,由内部时钟源或外部时钟源分频得到。注意,并非所有频率都可以得到,当无法得到设置的频率时,驱动会自动调整至接近的频率。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::clk_out_gpio_num 输出时钟信号的 GPIO 编号。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::data_width TX 单元数据总线宽度,必须为 2 的幂次方,且不能大于 {IDF_TARGET_SOC_PARLIO_TX_UNIT_MAX_DATA_WIDTH}。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::data_gpio_nums TX 数据 GPIO 编号,未使用的 GPIO 设置为 -1。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::valid_gpio_num 有效信号的 GPIO 编号,未使用则设置为 -1。有效信号会在 TX 传输数据时保持高电平。注意,在部分芯片上启用有效信号会占用 MSB 数据位,导致 TX 单元的最大数据宽度减少 1 位,此时数据总线宽度的最大可配置为 :c:macro:SOC_PARLIO_TX_UNIT_MAX_DATA_WIDTH / 2, 因此请检查 :cpp:func:parlio_new_tx_unit 的返回值。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::valid_start_delay 有效信号将在数据发送之前保持“有效”状态的时钟周期。此配置选项依赖于特定的硬件功能,如果在不支持的芯片上启用它,或配置了无效的值,你将看到类似 invalid valid delay 的错误消息。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::valid_stop_delay 有效信号将在数据发送完成之后保持“有效”状态的时钟周期。此配置选项依赖于特定的硬件功能,如果在不支持的芯片上启用它,或配置了无效的值,你将看到类似 invalid valid delay 的错误消息。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::trans_queue_depth 内部事务队列深度。队列越深,在待处理队列中可以准备的事务越多。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::max_transfer_size 一次传输的最大传输大小(以字节为单位)。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::dma_burst_size DMA 突发传输大小(以字节为单位),必须为 2 的幂次方。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::sample_edge TX 单元的数据采样边缘。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::bit_pack_order 设置字节内数据位出现的顺序(仅当数据宽度 < 8 时有效)。
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::flags 通常用来微调驱动的一些行为,包括以下选项
- :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::flags::invert_valid_out 决定是否在将 TX 单元有效信号发送到 GPIO 管脚前反转信号。
:SOC_PARLIO_TX_CLK_SUPPORT_GATING: - :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::flags::clk_gate_en 启用 TX 单元时钟门控,输出时钟默认由数据总线的 MSB 位控制,即通过向 :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::data_gpio_nums [:c:macro:SOC_PARLIO_TX_UNIT_MAX_DATA_WIDTH - 1] 写入高电平使能时钟输出,低电平禁用,此时需要配置数据总线宽度为 :c:macro:SOC_PARLIO_TX_UNIT_MAX_DATA_WIDTH。注意,若有效信号输出和时钟门控同时启用,时钟门控则来自有效信号,对数据总线宽度没有额外要求(部分芯片上有效信号会占用 MSB 数据位,总线宽度的最大可配置为 :c:macro:SOC_PARLIO_TX_UNIT_MAX_DATA_WIDTH / 2)。
:SOC_PARLIO_SUPPORT_SLEEP_RETENTION: - :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::flags::allow_pd 配置驱动程序是否允许系统在睡眠模式下关闭外设电源。在进入睡眠之前,系统将备份 TX 单元寄存器上下文,当系统退出睡眠模式时,这些上下文将被恢复。关闭外设可以节省更多功耗,但代价是消耗更多内存来保存寄存器上下文。你需要在功耗和内存消耗之间做权衡。此配置选项依赖于特定的硬件功能,如果在不支持的芯片上启用它,你将看到类似 register back up is not supported 的错误消息。
.. note::
如果当前芯片中所有的 TX 单元都已经被申请使用,那么 :cpp:func:`parlio_new_tx_unit` 函数会返回 :c:macro:`ESP_ERR_NOT_FOUND` 错误。
TX 单元在使用前必须要先使能,使能函数 :cpp:func:parlio_tx_unit_enable 可以将驱动的内部状态机切换到激活状态,这里面还会包括一些系统性服务的申请/注册等工作,如申请电源管理锁。与使能函数相对应的是禁用函数 :cpp:func:parlio_tx_unit_disable,它会释放所有的系统性服务。
.. note::
调用 :cpp:func:`parlio_tx_unit_enable` 和 :cpp:func:`parlio_tx_unit_disable` 函数时,需要成对使用。这意味着,你不能连续调用两次 :cpp:func:`parlio_tx_unit_enable` 或 :cpp:func:`parlio_tx_unit_disable` 函数。这种成对调用的原则确保了资源的正确管理和释放。
.. note::
请注意,TX 单元使能后会检查当前的作业队列,一旦队列中存在尚未开始的传输事务,驱动将立即发起一次传输。
发起 TX 传输事务 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
使能 TX 单元后,我们就可以配置传输的一些参数,并调用 :cpp:func:parlio_tx_unit_transmit 启动 TX 事务。以下代码展示了如何发起 TX 单元传输事务:
.. code:: c
#define PAYLOAD_SIZE 128
// 配置 TX 单元传输参数
parlio_transmit_config_t transmit_config = {
.idle_value = 0x00, // 空闲状态下所有数据线均为低电平
};
// 准备需要发送的数据
uint8_t payload[PAYLOAD_SIZE] = {0};
for (int i = 0; i < PAYLOAD_SIZE; i++) {
payload[i] = i;
}
// 第一次调用 parlio_tx_unit_transmit 时,没有传输事务正在执行,立即开始本次传输事务
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_transmit(tx_unit, payload, PAYLOAD_SIZE * sizeof(uint8_t) * 8, &transmit_config));
// 第二次调用 parlio_tx_unit_transmit 时,前一个事务可能还没有完成,驱动将第二个事务发送到作业队列中,并在前一个事务完成后的 ISR 上下文中进行调度
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_transmit(tx_unit, payload, PAYLOAD_SIZE * sizeof(uint8_t) * 8, &transmit_config));
// (可选)等待 TX 单元完成所有事务
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_wait_all_done(tx_unit, -1));
TX 单元以比特为单位进行传输,且传输的比特长度必须配置为对应总线宽度的倍数。调用 :cpp:func:parlio_tx_unit_transmit 启动 TX 事务,该函数需要接收传输相关的参数,如单元句柄、payload buffer以及 payload 大小(以 bit 为单位)。此外,还需要在 :cpp:type:parlio_transmit_config_t 中提供专用于该次传输特定的配置。
以下是 :cpp:type:parlio_transmit_config_t 结构体的配置参数及其解释:
.. list::
- :cpp:member:`parlio_transmit_config_t::idle_value` 设置 TX 单元发送完毕后空闲状态时数据线上的值。该值在调用 :cpp:func:`parlio_tx_unit_disable` 禁用 TX 单元后依然会保持。
:SOC_BITSCRAMBLER_SUPPORTED: - :cpp:member:`parlio_transmit_config_t::bitscrambler_program` 指向比特调节器程序的二进制文件的指针。若此次传输不使用比特调节器,则设置为 ``NULL``。
- :cpp:member:`parlio_transmit_config_t::flags` 通常用来微调传输的一些行为,包括以下选项
- :cpp:member:`parlio_transmit_config_t::flags::queue_nonblocking` 设置当传输队列满的时候该函数是否需要等待。如果该值设置为 ``true`` 那么当遇到队列满的时候,该函数会立即返回错误代码 :c:macro:`ESP_ERR_INVALID_STATE`。否则,函数会阻塞当前线程,直到传输队列有空档。
:SOC_PARLIO_TX_SUPPORT_LOOP_TRANSMISSION: - :cpp:member:`parlio_transmit_config_t::flags::loop_transmission` 设置为 ``true``,会启用无限循环发送机制。此时,除非手动调用 :cpp:func:`parlio_tx_unit_disable`,否则发送不会停止,也不会生成“完成发送”事件。由于循环由 DMA 控制, TX 单元可以在几乎不需要 CPU 干预的情况下,生成周期性序列。
:cpp:func:parlio_tx_unit_transmit 会在内部构建一个事务描述符,并将其发送到作业队列中,该队列通常会在 ISR 上下文中被调度。因此,在 :cpp:func:parlio_tx_unit_transmit 返回时,该事务可能尚未启动。注意,你不能在事务结束前就去回收或者修改 payload 中的内容。通过 :cpp:func:parlio_tx_unit_register_event_callbacks 来注册事件回调,可以在事务完成的时候被通知。为确保完成所有挂起的事务,你还可以调用 :cpp:func:parlio_tx_unit_wait_all_done,这样你就得到了一个带阻塞的发送功能。
经过简单的配置,我们就可以以 QPI 的格式发送数据,如下图波形所示:
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/parlio/parlio_tx/sim_qpi_waveform.json
注册事件回调 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
由于 :cpp:func:parlio_tx_unit_transmit 是一个异步接口,我们可能会想知道传输事务什么时候完成。以下代码展示了如何注册传输事务完成的事件回调:
.. code:: c
static bool test_parlio_tx_done_callback(parlio_tx_unit_handle_t tx_unit, const parlio_tx_done_event_data_t *edata, void *user_ctx)
{
// 处理事件回调的一般流程:
// 1. 从 user_ctx 中拿到用户上下文数据(需事先从 test_parlio_tx_done_callback 中传入)
// 2. 执行用户自定义操作
// 3. 返回上述操作期间是否有高优先级的任务被唤醒了,以便通知调度器做切换任务
BaseType_t high_task_wakeup = pdFalse;
// 将 FreeRTOS 任务句柄作为用户上下文
QTaskHandle_t task = (TaskHandle_t)user_ctx;
// 在传输完成时,我们向指定任务发送任务通知
vTaskNotifyGiveFromISR(task, &high_task_wakeup);
// 返回高优先级任务是否已被该函数唤醒
return (high_task_wakeup == pdTRUE);
}
parlio_tx_event_callbacks_t cbs = {
// 将 test_parlio_tx_done_callback 作为传输事务完成的事件回调函数
.on_trans_done = test_parlio_tx_done_callback,
};
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_register_event_callbacks(tx_unit, &cbs, xTaskGetCurrentTaskHandle()));
当 TX 单元生成发送完成等事件时,会通过中断告知 CPU。如果需要在发生特定事件时调用函数,可以调用 :cpp:func:parlio_tx_unit_register_event_callbacks 向 TX 单元驱动程序的中断服务程序 (ISR) 注册事件回调。由于回调函数是在 ISR 中调用的,因此在回调函数中应该避免执行复杂的操作(包括任何可能导致阻塞的操作),以免影响系统的实时性。:cpp:func:parlio_tx_unit_register_event_callbacks 还允许用户传递一个上下文指针,以便在回调函数中访问用户定义的数据。
有关 TX 单元支持的事件回调,请参阅 :cpp:type:parlio_tx_event_callbacks_t:
parlio_tx_event_callbacks_t::on_trans_done 为“发送完成”的事件设置回调函数,函数原型声明为 :cpp:type:parlio_tx_done_callback_t。parlio_tx_event_callbacks_t::on_buffer_switched 为“缓冲区切换”的事件设置回调函数,函数原型声明为 :cpp:type:parlio_tx_buffer_switched_callback_t。资源回收 ^^^^^^^^
当不再需要使用 TX 单元时,应该调用 :cpp:func:parlio_del_tx_unit 函数来释放软硬件资源。删除前请确保 TX 单元已经处于禁用状态。
.. code:: c
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_disable(tx_unit));
ESP_ERROR_CHECK(parlio_del_tx_unit(tx_unit));
在了解了基本用法后,我们可以进一步探索 tx 单元驱动的更多高级玩法。
使用外部时钟作为 TX 单元的时钟源 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
TX 单元可以选择各种不同的时钟源,其中外部时钟源较为特殊。我们通过配置 :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::clk_src , :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::clk_in_gpio_num 以及 :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::input_clk_src_freq_hz 来启用外部时钟源输入:
.. code-block:: c :emphasize-lines: 3,5,6
parlio_tx_unit_handle_t tx_unit = NULL;
parlio_tx_unit_config_t config = {
.clk_src = PARLIO_CLK_SRC_EXTERNAL, // 选择外部时钟源
.data_width = 4, // 数据宽度为 4 位
.clk_in_gpio_num = EXAMPLE_PIN_CLK_IN, // 设置外部时钟源输入引脚
.input_clk_src_freq_hz = 10 * 1000 * 1000, // 外部时钟源频率为 10 MHz
.valid_gpio_num = -1, // 不使用有效信号
.clk_out_gpio_num = EXAMPLE_PIN_CLK_OUT,
.data_gpio_nums = {
EXAMPLE_PIN_DATA0,
EXAMPLE_PIN_DATA1,
EXAMPLE_PIN_DATA2,
EXAMPLE_PIN_DATA3,
},
.output_clk_freq_hz = 5 * 1000 * 1000, // 输出时钟频率为 5 MHz。注意,不能超过输入时钟频率
.trans_queue_depth = 32,
.max_transfer_size = 256,
.sample_edge = PARLIO_SAMPLE_EDGE_NEG, // 在时钟下降沿采样数据
};
// 创建 TX 单元实例
ESP_ERROR_CHECK(parlio_new_tx_unit(&config, &tx_unit));
// 使能 TX 单元
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_enable(tx_unit));
#define PAYLOAD_SIZE 64
// 配置 TX 单元传输参数
parlio_transmit_config_t transmit_config = {
.idle_value = 0x00, // 空闲状态下所有数据线均为低电平
};
// 准备需要发送的数据
uint8_t payload[PAYLOAD_SIZE] = {0};
for (int i = 0; i < PAYLOAD_SIZE; i++) {
payload[i] = i;
}
// 开始传输事务
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_transmit(tx_unit, payload, PAYLOAD_SIZE * sizeof(uint8_t) * 8, &transmit_config));
外部时钟输入的波形如下图所示:
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/parlio/parlio_tx/external_clock_input_waveform.json
.. note::
:cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::input_clk_src_freq_hz 与 :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::output_clk_freq_hz 的比值决定了 TX 单元内部的时钟分频系数。
当外部时钟实际频率与 :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::input_clk_src_freq_hz 不一致时,TX 单元实际生成的输出时钟频率也会相应改变。
.. only:: SOC_PARLIO_TX_SUPPORT_LOOP_TRANSMISSION
无限循环发送
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
{IDF_TARGET_NAME} 支持无限循环发送,即 TX 单元可以在不需要 CPU 干预的情况下,生成周期性序列。通过配置 :cpp:member:`parlio_transmit_config_t::flags::loop_transmission`,我们就可以启用无限循环发送
.. code-block:: c
:emphasize-lines: 32
parlio_tx_unit_handle_t tx_unit = NULL;
parlio_tx_unit_config_t config = {
.clk_src = PARLIO_CLK_SRC_DEFAULT, // 选择默认的时钟源
.data_width = 4, // 数据宽度为 4 位
.clk_in_gpio_num = -1, // 不使用外部时钟源
.valid_gpio_num = -1, // 不使用有效信号
.clk_out_gpio_num = EXAMPLE_PIN_CLK,
.data_gpio_nums = {
EXAMPLE_PIN_DATA0,
EXAMPLE_PIN_DATA1,
EXAMPLE_PIN_DATA2,
EXAMPLE_PIN_DATA3,
},
.output_clk_freq_hz = 10 * 1000 * 1000, // 输出时钟频率为 10 MHz
.trans_queue_depth = 32,
.max_transfer_size = 256,
.sample_edge = PARLIO_SAMPLE_EDGE_NEG, // 在时钟下降沿采样数据
.flags = {
.invert_valid_out = true, // 有效信号默认高电平有效,通过反转,我们用来模拟 QPI 的时序中的片选信号 CS
}
};
// 创建 TX 单元实例
ESP_ERROR_CHECK(parlio_new_tx_unit(&config, &tx_unit));
// 使能 TX 单元
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_enable(tx_unit));
#define PAYLOAD_SIZE 64
// 配置 TX 单元传输参数
parlio_transmit_config_t transmit_config = {
.idle_value = 0x00, // 空闲状态下所有数据线均为低电平
.loop_transmission = true, // 启用无限循环发送
};
// 准备需要发送的数据
uint8_t payload[PAYLOAD_SIZE] = {0};
for (int i = 0; i < PAYLOAD_SIZE; i++) {
payload[i] = i;
}
// 开始循环传输事务
ESP_ERROR_CHECK(parlio_tx_unit_transmit(tx_unit, payload, PAYLOAD_SIZE * sizeof(uint8_t) * 8, &transmit_config));
循环发送波形如下图所示:
.. wavedrom:: /../_static/diagrams/parlio/parlio_tx/loop_transmission_waveform.json
此时,除非手动调用 :cpp:func:`parlio_tx_unit_disable`,否则发送不会停止,也不会生成“完成发送”事件。
.. note::
如果启用无限循环发送后需要修改发送内容,可以配置 :cpp:member:`parlio_transmit_config_t::flags::loop_transmission` 并再次调用 :cpp:func:`parlio_tx_unit_transmit` 传入新的 payload buffer,驱动会在旧 buffer 完整发送后,切换到新传入的 buffer。可以通过注册 :cpp:member:`parlio_tx_event_callbacks_t::on_buffer_switched` 为“缓冲区切换”的事件设置回调函数,用户需要自行维护好两块buffer,避免旧 buffer 被提早修改或者回收导致产生数据不连贯的现象。
.. only:: SOC_BITSCRAMBLER_SUPPORTED
.. _parlio-tx-bitscrambler-decorator:
配合比特调节器 (BitScrambler) 产生自定义的比特流
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
我们可以通过编写 :doc:`比特调节器 </api-reference/peripherals/bitscrambler>` 汇编代码来控制 DMA 通路上的数据,进而实现一些简单的编码工作。相较于使用 CPU 做编码工作,比特调节器的性能更高,且不会占用 CPU 资源,但是受限于 BitScrambler 有限的指令存储器空间,它无法实现复杂的编码工作。
编写好比特调节器程序后,通过调用 :cpp:func:`parlio_tx_unit_decorate_bitscrambler` 启用比特调节器。并在 :cpp:member:`parlio_transmit_config_t::bitscrambler_program` 配置本次传输使用比特调节器程序的二进制文件。不同的传输事务可以使用不同的比特调节器程序。该二进制文件必须符合比特调节器的汇编语言规范,并且在运行时会被加载到比特调节器的指令存储器中。如何编写并编译比特调节器程序请参考 :doc:`比特调节器编程指南 </api-reference/peripherals/bitscrambler>`。
.. only:: esp32p4
.. note::
由于硬件限制,在 rev3.0 之前的芯片版本上,使用比特调节器生成的比特流与原本比特流相比,长度不能发生变化,否则可能会发生传输阻塞或数据丢失。
:cpp:func:`parlio_tx_unit_decorate_bitscrambler` 和 :cpp:func:`parlio_tx_unit_undecorate_bitscrambler` 需要成对使用。在删除 TX 单元时,需要先调用 :cpp:func:`parlio_tx_unit_undecorate_bitscrambler` 移除比特调节器。
电源管理 ^^^^^^^^^^^^^^^^
当电源管理 :ref:CONFIG_PM_ENABLE 被启用的时候,系统在进入睡眠前可能会调整或禁用时钟源,会导致 TX 单元内部的时间基准无法按预期工作。
为了防止这种情况发生, TX 单元驱动内部创建了一个电源管理锁。锁的类型会根据不同的时钟源来设置。驱动程序将在 :cpp:func:parlio_tx_unit_enable 中拿锁,并在 :cpp:func:parlio_tx_unit_disable 中释放锁。这意味着,无论电源管理策略如何,在这两个函数之间系统不会进入睡眠模式,时钟源也不会被禁用或调整频率,任何 TX 事务都可以保证正常工作。
.. only:: SOC_PARLIO_SUPPORT_SLEEP_RETENTION
除了关闭时钟源外,系统在进入睡眠模式时还可以关闭 TX 单元的电源以进一步降低功耗。要实现这一点,需要将 :cpp:member:`parlio_tx_unit_config_t::flags::allow_pd` 设置为 ``true``。在系统进入睡眠模式之前,TX 单元的寄存器上下文会被备份到内存中,并在系统唤醒后恢复。请注意,启用此选项虽然可以降低功耗,但会增加内存的使用量。因此,在使用该功能时需要在功耗和内存消耗之间进行权衡。
关于线程安全 ^^^^^^^^^^^^^
驱动使用了临界区保证了对寄存器的原子操作。句柄内部的关键成员也受临界区保护。驱动内部的状态机使用了原子指令保证了线程安全,并且使用线程安全的 FreeRTOS 队列来管理发送事务。因此, TX 单元的 API 可以在多线程环境下使用,无需自行加锁。
关于 Cache 安全 ^^^^^^^^^^^^^^^^
在文件系统进行 Flash 读写操作时,为了避免 Cache 从 Flash 加载指令和数据时出现错误,系统会暂时禁用 Cache 功能。这会导致 TX 单元的中断处理程序在此期间无法响应,从而使用户的回调函数无法及时执行。如果希望在 Cache 被禁用期间,中断处理程序仍能正常运行,可以启用 :ref:CONFIG_PARLIO_TX_ISR_CACHE_SAFE 选项。
.. note::
请注意,在启用该选项后,所有的中断回调函数及其上下文数据 **必须存放在内部存储空间** 中。因为在 Cache 被禁用时,系统无法从 Flash 中加载数据和指令。
.. only:: SOC_SPI_MEM_SUPPORT_AUTO_SUSPEND or SOC_SPIRAM_XIP_SUPPORTED
.. note::
当启用了以下选项时,系统在进行 Flash 读写操作时不会自动禁用 Cache, 因此无需启用 :ref:`CONFIG_PARLIO_TX_ISR_CACHE_SAFE`。
.. list::
:SOC_SPI_MEM_SUPPORT_AUTO_SUSPEND: - :ref:`CONFIG_SPI_FLASH_AUTO_SUSPEND`
:SOC_SPIRAM_XIP_SUPPORTED: - :ref:`CONFIG_SPIRAM_XIP_FROM_PSRAM`
关于性能 ^^^^^^^^
为了提升中断处理的实时响应能力, TX 单元驱动提供了 :ref:CONFIG_PARLIO_TX_ISR_HANDLER_IN_IRAM 选项。启用该选项后,中断处理程序将被放置在内部 RAM 中运行,从而减少了从 Flash 加载指令时可能出现的缓存丢失带来的延迟。
.. note::
但是,中断处理程序调用的用户回调函数和用户上下文数据仍然可能位于 Flash 中,缓存缺失的问题还是会存在,这需要用户自己将回调函数和数据放入内部 RAM 中,比如使用 :c:macro:`IRAM_ATTR` 和 :c:macro:`DRAM_ATTR`。
其他 Kconfig 选项 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
CONFIG_PARLIO_ENABLE_DEBUG_LOG 选项允许强制启用 TX 单元驱动的所有调试日志,无论全局日志级别设置如何。启用此选项可以帮助开发人员在调试过程中获取更详细的日志信息,从而更容易定位和解决问题。此选项与 RX 单元驱动程序共用。关于资源消耗 ^^^^^^^^^^^^
使用 :doc:/api-guides/tools/idf-size 工具可以查看 TX 单元驱动的代码和数据消耗。以下是测试前提条件(以 ESP32-H2 为例):
-Os,以确保代码尺寸最小化。ESP_LOG_INFO,以平衡调试信息和性能。CONFIG_PARLIO_TX_ISR_HANDLER_IN_IRAM - 中断处理程序不放入 IRAM。CONFIG_PARLIO_TX_ISR_CACHE_SAFE - 不启用 Cache 安全选项。注意,以下数据不是精确值,仅供参考,在不同型号的芯片和不同版本的 IDF 上,数据会有所出入。
+-----------------+------------+-------+------+-------+-------+------------+---------+-------+ | Component Layer | Total Size | DIRAM | .bss | .data | .text | Flash Code | .rodata | .text | +=================+============+=======+======+=======+=======+============+=========+=======+ | soc | 92 | 0 | 0 | 0 | 0 | 92 | 0 | 92 | +-----------------+------------+-------+------+-------+-------+------------+---------+-------+ | hal | 18 | 0 | 0 | 0 | 0 | 18 | 0 | 18 | +-----------------+------------+-------+------+-------+-------+------------+---------+-------+ | driver | 6478 | 12 | 12 | 0 | 0 | 6466 | 586 | 5880 | +-----------------+------------+-------+------+-------+-------+------------+---------+-------+
此外,每一个 TX 单元句柄会从 heap 中动态申请约 800 字节的内存(传输队列深度按 4 计算)。如果还使能了 :cpp:member:parlio_tx_unit_config_t::flags::allow_pd 选项,那么每个 TX 单元还会在睡眠期间额外消耗约 32 字节的内存用于保存寄存器上下文。
.. list::
- :example:`peripherals/parlio/parlio_tx/simple_rgb_led_matrix` 演示了如何使用 {IDF_TARGET_NAME} 的 TX 单元驱动支持 HUB75 接口的 RGB LED 矩阵板,并使用 LVGL 库来展示简单的 UI 元素。
:SOC_PARLIO_TX_SUPPORT_LOOP_TRANSMISSION: - :example:`peripherals/parlio/parlio_tx/advanced_rgb_led_matrix` 演示了如何使用 {IDF_TARGET_NAME} 的 TX 单元的无限循环发送特性支持 HUB75 接口的 RGB LED 矩阵板。相比 simple_rgb_led_matrix 示例,不需要手动执行循环扫描,使用更加灵活。
:SOC_PARLIO_LCD_SUPPORTED: - :example:`peripherals/lcd/parlio_simulate` 演示了如何使用并行 IO 外设的 TX 单元驱动 SPI 或 I80 接口的屏幕。
.. include-build-file:: inc/parlio_tx.inc