树莓派SPI接口不够用？用CH347 USB转接芯片轻松扩展（附W25Q16/SSD1306/TLC5615实战）

树莓派SPI接口不够用？用CH347 USB转接芯片轻松扩展（附W25Q16/SSD1306/TLC5615实战）

当你在树莓派上同时连接多个SPI设备时，是否遇到过接口不足的困扰？原生SPI总线数量有限，而外设需求却在不断增加。CH347 USB转接芯片提供了一种经济高效的解决方案，只需一个USB接口就能扩展出完整的SPI Master总线，彻底解决"接口焦虑"问题。

1. CH347芯片选型与硬件准备

CH347系列芯片是沁恒微电子推出的USB转多协议高速串行接口方案，其中CH347F和CH347T是最常用的两个版本。它们都能通过USB 2.0接口扩展出SPI、I2C和GPIO资源，但在引脚定义和功能上略有差异。

CH347F与CH347T关键区别对比表：

硬件连接时需要注意：

• CH347F的MISO是固定功能引脚，而CH347T的MISO与GPIO1复用
• CH347T的部分SPI引脚与GPIO复用，需在驱动中正确配置
• 推荐使用CH347F进行纯SPI应用，CH347T更适合需要灵活GPIO控制的场景

典型连接示意图：

树莓派 USB端口 → CH347模块 → 外设(Flash/OLED/DAC) ↑ 5V电源供电

2. 驱动编译与SPI总线创建

CH347的Linux驱动已开源在GitHub，支持树莓派等ARM平台。以下是详细的驱动部署流程：

首先获取驱动源码：

git clone https://github.com/WCHSoftGroup/ch34x_mphsi_master_linux cd ch34x_mphsi_master_linux/driver

关键配置选项：

• 默认不创建/dev/spidev设备，如需使用需修改驱动源码：

// 修改ch34x_mphsi_master_spi.c #define SPIDEV // 取消注释启用spidev //#undef SPIDEV // 注释掉这行

编译并加载驱动：

make -j4 sudo make load

验证驱动加载：

dmesg | grep ch34x

正常输出应包含类似信息：

[ 218.195050] mphsi-ch34x 1-1.2:1.2: ch34x_spi_probe: SPI master connected to SPI bus 7 [ 218.195323] mphsi-ch34x 1-1.2:1.2: ch34x_mphsi_i2c_probe: I2C master connected to I2C bus 22

提示：如果遇到内核版本不匹配问题，需要先安装对应版本的内核头文件：

sudo apt install raspberrypi-kernel-headers

3. W25Q16 Flash存储实战

Winbond W25Q16是常见的16Mbit SPI Flash，广泛应用于固件存储和数据记录。通过CH347扩展总线操作W25Q16的完整流程如下：

1. 获取并修改驱动

git clone https://github.com/hepingood/w25qxx cd w25qxx-master/project/raspberrypi4b/driver/src

修改接口文件raspberrypi4b_driver_w25qxx_interface.c：

#define SPI_DEVICE_NAME "/dev/spidev7.0" // 改为CH347创建的设备节点

2. 编译测试程序

cd ../../../ mkdir build && cd build cmake .. make

3. 基础功能测试

• 寄存器验证：

./w25qxx -t reg --type=W25Q16 --interface=spi

• 数据读写测试：

./w25qxx -e write --type=W25Q16 --interface=spi --addr=0x000000 --data=0x08 ./w25qxx -e read --type=W25Q16 --interface=spi --addr=0x000000

性能优化技巧：

• 将时钟频率设置为最高60MHz（修改驱动中的spi->max_speed_hz）
• 启用DMA传输（配置SPI_IOC_WR_MODE32模式）
• 批量写入时使用页编程命令(Page Program)替代单字节写入

4. SSD1306 OLED显示移植

SSD1306是128x64分辨率OLED屏的常用驱动芯片，其SPI接口移植到CH347总线的关键步骤如下：

1. 驱动绑定流程

# 加载OLED驱动 sudo insmod oled_drv.ko # 绑定到CH347 SPI总线 echo oled_drv > /sys/class/spi_master/spi7/spi7.0/driver_override echo spi7.0 > /sys/bus/spi/drivers/spidev/unbind echo spi7.0 > /sys/bus/spi/drivers/oled_drv/bind

2. 验证绑定状态

ls -l /sys/bus/spi/devices/spi7.0/driver

正常应显示指向oled_drv驱动的符号链接。

3. 使用luma.oled库控制Python示例代码：

from luma.oled.device import ssd1306 from luma.core.interface.serial import spi from luma.core.render import canvas serial = spi(device=0, port=7) # 指定busnum=7 device = ssd1306(serial) with canvas(device) as draw: draw.text((30, 40), "CH347 SPI", fill="white")

注意：SSD1306的DC信号线需要连接到GPIO，CH347T可通过GPIO29控制，需在驱动中添加相应GPIO操作代码。

5. TLC5615 DAC数模转换应用

TLC5615是TI推出的10位SPI接口DAC芯片，通过CH347控制的完整实现方案：

硬件连接：

• CH347 MOSI → TLC5615 DIN
• CH347 SCS0 → TLC5615 CS
• 基准电压：REFIN接2.048V
• 输出电压：OUT = 2 * VREF * (digital_code/1024)

驱动加载命令：

sudo insmod tlc5615_drv.ko echo tlc5615_drv > /sys/class/spi_master/spi7/spi7.0/driver_override echo spi7.0 > /sys/bus/spi/drivers/spidev/unbind echo spi7.0 > /sys/bus/spi/drivers/tlc5615_drv/bind

C语言控制示例：

int fd = open("/dev/tlc5615", O_RDWR); unsigned short value = 512; // 中间量程 ioctl(fd, TLC5615_SET_VALUE, &value); close(fd);

精度提升技巧：

• 使用精密基准电压源（如REF5025）
• 在输出端添加RC低通滤波器（fc=10Hz）
• 软件上采用过采样技术提升有效分辨率

6. 多设备协同工作配置

当需要同时使用多个SPI外设时，CH347的灵活片选机制展现出优势：

设备分配方案：

• W25Q16使用CS0
• SSD1306使用CS1
• TLC5615可复用CS0（分时操作）

DTS配置示例：

&spi7 { status = "okay"; flash@0 { compatible = "winbond,w25q16"; reg = <0>; spi-max-frequency = <50000000>; }; oled@1 { compatible = "solomon,ssd1306"; reg = <1>; dc-gpios = <&gpio 29 GPIO_ACTIVE_HIGH>; }; };

Python多线程控制示例：

from threading import Thread import spidev spi1 = spidev.SpiDev() spi1.open(7, 0) # bus7, cs0 spi2 = spidev.SpiDev() spi2.open(7, 1) # bus7, cs1 def flash_thread(): spi1.xfer([0x03, 0x00, 0x00]) # 读取Flash def oled_thread(): spi2.xfer([0x21, 0x00, 0x7F]) # 设置列地址 Thread(target=flash_thread).start() Thread(target=oled_thread).start()

在实际项目中，CH347扩展的SPI总线性能完全满足多数嵌入式应用需求。通过合理规划片选和时序，可以构建出稳定可靠的多外设系统，释放树莓派原生SPI接口留给更高优先级的设备使用。