这是谁的地盘?
文章由：Aaron Lager
一位刚从学校毕业的工程师在设计一个角色显示器时，学会了不要相信别人告诉他的一切。
这是我在北湾地区的大学小型合同制造公司的第一份工作 - 他们有一个小工程部门。我喜欢小小的，因为它意味着我必须在项目设计的前线剪切牙齿，都是硬件和软件。
经过几个月的小项目，他们在看似简单的一个上将我降落。该任务是设计一个2×20个字符显示，与标准Hitachi LCD接口（HD44780）兼容。这也必须是一种改装产品，可以与我们的控制器以及竞争控制器产品合作。我负责界面，角色生成和显示绘画/扫描。其中一个主要目标是采取耗费设计，所以我决定使用当时的新赛普拉斯PSoC。该芯片允许我们拉动高压电源，显示输出接口，并将数据输入全部输入微控制器。这是一个单一的芯片设计。以前的设计，占据相同的物理尺寸，完全覆盖在表面贴装部件中。
在获得要显示的数据后，下一个任务就是将用户数据输入芯片进行显示和控制。第一代显示器使用一个简单的移位寄存器以串行形式接受数据输入，并以并行输出它。正因为如此，之前的设计师掩盖了一个很大的缺陷，当然在我被雇佣之前，他们早就不在了。数据应该是简单的SPI模式0。但是，有人告诉我，当串行接口多路复用时，时钟就会变快。作为一个幼稚的新手，刚从学校毕业，我只是把它当作事实，根据时间，创造特殊的案例来处理时钟线上升。
这是我第一次挑战开始的地方，显示器上的数据乱成一团。这应该没有那么困难，我有可以很好地显示数据数组的例程，现在我只需要从SPI寄存器中获取数据并填充数组。即使我弄错了顺序，它们至少是ASCII字符，但这是胡言乱语。
经过仔细检查，时钟和数据的上升时间在100µs的范围内。在我看来，这似乎很快，但一个电话给赛普拉斯的现场应用工程师(FAE)，让这个年轻的学生直了起来——这是可怕的缓慢上升时间。当时钟线经过过渡区域时，它上的噪声导致多个时钟过渡被断言。我把这个带回给我的主管，他告诉我这可能是来自RC滤波器，被放在时钟和数据线上。他告诉我，如果没有它们，SPI就无法在原来的显示器上工作。“嗯，真奇怪，”我想。我们绕过了RC，并确认了快速时钟转换，设计工作。但这是作为翻新出售的，我们不能要求客户从他们的控制器上移除表面安装部件。
这就是PSoC开始奏效的地方。在FAE的帮助下，我们将时钟输入路由到芯片内部的一个慢速模拟比较器中，以消除多重转换。然后我们使用更多的内部路由将信号传回SPI模块。所有这些信号处理，没有CPU资源被使用-它工作得很好。
我们自由自在，直到我将杰作插入我们的竞争对手的董事会，它不起作用。怎么可能是怎样的？我看了输入信号，它们是SPI模式0符合。我们的控制器不是！
对SPI进行了更多的挖掘和阅读，让我们意识到，离去已久的工程师已经将我们的主控板放入了SPI模式2。这将数据采样放在下降边缘，但随后他用RC延迟偏移时钟相位，使数据刚好进入时钟信号正过渡的正确位置。这本质上使我们的控制器输出模式3 SPI数据。他还用一个事实掩盖了这一点:8位的零被放在实际数据字节的前面和后面。管理人员坚持认为显示器必须双向自动工作，因为旧的显示器可以做到。
我需要一种方法来制作模式0和几乎兼容的模式3中的串行接口工作。我们获得了所有竞争对手的控制器板的样本，我开始查看启动序列和SPI模式。我们的板是唯一一个有错误的SPI模式的模式，所有其他人都是完全模式0符合要求。我们的董事会在启动时也是最保守的。在将数据发送到显示之前，它在上电后有一个长的500ms延迟。另一个电路板全部将数据发送到100ms以下的显示器。这是我拯救的恩典。我可以在检测到第一时钟边缘时启动一个计时器并停止计时器，如果它超过300ms，它是我们的电路板，所以设置模式3，否则做正常模式0.再一次，它像冠军一样工作。他们说，他们说：“它需要热插拔。当你热插拔时会发生什么？”它对我们的竞争对手的控制委员会工作良好，但不是我们的竞争对手。argh！
最后一个障碍以一种相当优雅的方式克服了。我称之为自动位对齐。在日立协议中，发送的每个数据字节中都有一个E位。对于任何有效数据，这个位都是1。之前，我忽略了这个位，因为它总是1。我修改了这个，这样当接收一个字节时，如果'E'不是1，这个字节就会被丢弃。在SPI接口被停用的一小段时间后，我重新打开它，等待寄存器填满。这个过程会一直重复，直到“E”是1。
这种方法如此简单且坚固，说明是使用电线并使时钟线路高或低，或高或低的数据线，并观察恢复过程。它通常在一个字符之后恢复，但有时它在显示器对齐之前在显示屏上花了三个损坏的字符。电线被使用，因为在热插拔时，恢复几乎总是难以察觉的。我再次检测到显示器已插入哪种类型的控制器，但是比较所有控制器允许我再次使用时序模式来区分和工作。最后，该项目完成了！展示取得了成功，我们每年销售约10K单位。
第一年我学到了很多。主要是不要总是相信别人告诉我的，在调查的时候要尽职尽责。
Aaron Lager.在高级编程中工作，涵盖软件社区现在称之为完整的堆栈开发。