Rust FTDI MPSSE库的使用：通过ftdi-mpsse实现高效SPI/I2C硬件通信控制

FT2232D、FT232H、FT2232H和FT4232H设备集成了一个称为多协议同步串行引擎(MPSSE)的命令处理器。MPSSE的目的是使用SPI和I2C等同步协议与设备通信。

这个crate实现了各种辅助结构和函数，简化了MPSSE处理器的配置和MPSSE命令的构建。

安装

在项目目录中运行以下Cargo命令：

cargo add ftdi-mpsse

或者在Cargo.toml中添加以下行：

ftdi-mpsse = "0.1.2"

示例代码

以下是一个使用ftdi-mpsse进行SPI通信的完整示例：

use ftdi_mpsse::{MpsseCmdBuilder, MpsseCmdExecutor};
use libftd2xx::Ft2232h;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 打开FTDI设备
    let ft = Ft2232h::with_description("FT2232H")?;
    
    // 配置MPSSE模式
    ft.set_bitmode(0xFF, libftd2xx::BitMode::Mpsse)?;
    
    // 创建命令执行器
    let mut executor = MpsseCmdExecutor::new(ft);
    
    // 配置SPI参数
    executor.set_clock_frequency(1_000_000)?; // 1MHz时钟
    executor.set_spi_mode(ftdi_mpsse::SpiMode::Mode0)?; // SPI模式0
    
    // 创建SPI传输命令
    let cmd = MpsseCmdBuilder::new()
        .spi_cs(false) // 拉低CS
        .spi_write(&[0x9F]) // 发送读取ID命令(0x9F)
        .spi_read(3) // 读取3字节ID
        .spi_cs(true) // 拉高CS
        .build()?;
    
    // 执行命令
    let response = executor.execute(&cmd)?;
    
    // 打印响应
    println!("Device ID: {:02X?}", response);
    
    Ok(())
}

以下是一个使用ftdi-mpsse进行I2C通信的完整示例：

use ftdi_mpsse::{MpsseCmdBuilder, MpsseCmdExecutor};
use libftd2xx::Ft2232h;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 打开FTDI设备
    let ft = Ft2232h::with_description("FT2232H")?;
    
    // 配置MPSSE模式
    ft.set_bitmode(0xFF, libftd2xx::BitMode::Mpsse)?;
    
    // 创建命令执行器
    let mut executor = MpsseCmdExecutor::new(ft);
    
    // 配置I2C参数
    executor.set_clock_frequency(100_000)?; // 100kHz标准I2C
    
    // I2C设备地址(7位)
    let i2c_addr = 0x50;
    
    // 创建I2C写命令
    let write_cmd = MpsseCmdBuilder::new()
        .i2c_start()
        .i2c_write_byte((i2c_addr << 1) | 0x00) // 写入地址+R/W位
        .i2c_write_byte(0x00) // 写入内存地址
        .i2c_write_byte極0x55) // 写入数据
        .i2c_stop()
        .build()?;
    
    // 执行写命令
    executor.execute(&write_cmd)?;
    
    // 创建I2C读命令
    let read_cmd = MpsseCmdBuilder::new()
        .i2c_start()
        .i2c_write_byte((i2c_addr << 1) | 0x00) // 写入地址+写
        .i2c_write_byte(0x00) // 写入内存地址
        .i2c_start() // 重复启动
        .i2c_write_byte((i2c_addr << 1) | 0x01) // 写入地址+读
        .i2c_read_byte(true) // 读取1字节(带NACK)
        .i2c_stop()
        .build()?;
    
    // 执行读命令
    let response = executor.execute(&read_cmd)?;
    
    // 打印响应
    println!("Read data: 0x{:02X}", response[0]);
    
    Ok(())
}

主要功能

支持SPI和I2C协议
可配置时钟频率
灵活的MPSSE命令构建器
支持多种SPI模式(0-3)
完整的I2C协议支持(开始/停止/重复开始条件)
支持同时读写操作

注意事项

使用前需要确保设备支持MPSSE模式
需要正确配置设备的引脚方向
时钟频率应根据外设能力设置
执行命令时需要考虑设备响应时间

vueper 1楼

Rust FTDI MPSSE库的使用：通过ftdi-mpsse实现高效SPI/I2C硬件通信控制

简介

ftdi-mpsse 是一个Rust库，用于通过FTDI芯片的MPSSE(Multi-Protocol Synchronous Serial Engine)模式控制SPI和I2C通信。它提供了对FTDI USB转串口芯片(如FT232H, FT2232H等)高级功能的访问，特别适合需要高速SPI/I2C通信的应用场景。

主要特性

支持SPI和I2C协议
异步和同步API
可配置的时钟频率
GPIO控制功能
基于Rust的强类型安全接口

安装

在Cargo.toml中添加依赖：

[dependencies]
ftdi-mpsse = "0.5"

完整示例代码

下面是一个结合SPI、I2C和GPIO控制的完整示例：

use ftdi_mpsse::{MpsseCmdExecutor, MpsseSettings, SpiMode};

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    // 1. 初始化设备
    let settings = MpsseSettings {
        vid: 0x0403,     // FTDI默认VID
        pid: 0x6014,     // FT232H默认PID
        interface: 0,    // 接口A
        clock_rate: Some(1_000_000), // 1MHz时钟
        ..Default::default()
    };

    let mut mpsse = MpsseCmdExecutor::new(settings)?;
    println!("MPSSE初始化成功");

    // 2. SPI通信示例
    println!("\nSPI通信示例:");
    mpsse.spi_init(SpiMode::Mode0)?;
    
    // SPI写数据
    let spi_tx_data = [0x01, 0x02, 0x03];
    let mut spi_rx_data = [0u8; 3];
    mpsse.spi_transfer(&spi_tx_data, &mut spi_rx_data)?;
    println!("发送: {:?}, 接收: {:?}", spi_tx_data, spi_rx_data);

    // 3. I2C通信示例
    println!("\nI2C通信示例:");
    mpsse.i2c_init(100_000)?; // 100kHz I2C时钟
    
    let i2c_addr = 0x50; // 假设的设备地址
    let reg_addr = 0x00; // 寄存器地址
    
    // I2C写数据
    let i2c_write_data = [0xAA, 0xBB, 0xCC];
    mpsse.i2c_write(i2c_addr, &[reg_addr], &i2c_write_data)?;
    println!("向设备0x{:02X}写入数据: {:?}", i2c_addr, i2c_write_data);
    
    // I2C读数据
    let mut i2c_read_data = [0u8; 2];
    mpsse.i2c_read(i2c_addr, &[reg_addr], &mut i2c_read_data)?;
    println!("从设备0x{:02X}读取数据: {:?}", i2c_addr, i2c_read_data);

    // 4. GPIO控制示例
    println!("\nGPIO控制示例:");
    // 设置GPIO0-3为输出，GPIO4-7为输入
    mpsse.gpio_set_direction(0x0F, 0x0F)?;
    
    // 设置GPIO0和GPIO2为高电平
    mpsse.gpio_set(0x05)?;
    println!("设置GPIO0和GPIO2为高电平");
    
    // 读取GPIO状态
    let gpio_state = mpsse.gpio_get()?;
    println!("当前GPIO状态: {:04b}", gpio_state & 0x0F);

    Ok(())
}

高级用法示例

下面是一个使用异步API的完整示例：

use ftdi_mpsse::{AsyncMpsseCmdExecutor, MpsseSettings, SpiMode};
use tokio::runtime::Runtime;

fn main() -> Result<(), Box<dyn std::error::Error>> {
    let rt = Runtime::new()?;
    rt.block_on(async {
        // 初始化异步MPSSE
        let settings = MpsseSettings {
            vid: 0x0403,
            pid: 0x6014,
            clock_rate: Some(10_000_000), // 10MHz时钟
            ..Default::default()
        };
        
        let mut mpsse = AsyncMpsseCmdExecutor::new(settings).await?;
        println!("异步MPSSE初始化成功");

        // SPI配置
        mpsse.spi_init(SpiMode::Mode0).await?;
        
        // 异步SPI传输
        let tx_data = [0x55, 0xAA, 0x55];
        let mut rx_data = [0u8; 3];
        mpsse.spi_transfer(&tx_data, &mut rx_data).await?;
        println!("异步SPI传输完成, 接收数据: {:?}", rx_data);

        // I2C配置
        mpsse.i2c_init(400_000).await?; // 400kHz快速模式
        
        // 异步I2C读写
        let device = 0x68; // 假设的设备地址
        let mut buffer = [0u8; 2];
        mpsse.i2c_read(device, &[0x00], &mut buffer).await?;
        println!("异步I2C读取完成, 数据: {:?}", buffer);

        Ok(())
    })
}

常见问题解决

设备未找到：确认VID/PID正确，检查设备是否连接
权限问题：在Linux下可能需要配置udev规则
时钟频率不稳定：尝试降低时钟频率
通信错误：检查接线和从设备是否正常工作

性能提示

批量操作比单字节操作更高效
适当提高时钟频率可以提升吞吐量
考虑使用异步API提高并发性能