Linux驱动开发20-SPI子系统分析

Posted 2022-12-14 hntea-hong

SPI总线

基础概念：

 

SPI(Serial Peripheral Interface,串行外围设备接口)总线，串行 主-从接口；很多集成与微控制器内部。

 

四线制，全双共模式，速度达到几兆，四线分别为：

SCLK(Serial Clock)：串行时钟

CS(Chip Select)：片选，有些写着SS

MISO(Master In Slave out)：主设备输入，从设备输出

MOSI(Master Out Slave in)：主设备输出，从设备输入

 

架构图解：

 

 

数据传输过程：

 

主节点通过 MOSI 线输出数据，从节点在 SIMO 处从主节点读取数据。同时，也在通过 SOMI 输出 MSB（最高位），主节点会在 MISO处读取从节点的数据，整个过程将一直持续，直至交换完所有数据；也就是所主从实现数据交换既为一次传输过程

 

总线时序：

 

CPOL极性：决定时钟空闲时为高电平还是低电平
CPOL=0：CLK空闲时是低电平，CLK有效时是高电平
CPOL=1： CLK空闲时是高电平，CLK有效时是低电平
决定何时进行数据采样(读取)
CPHA=0:第一个时钟的上升沿采样
CPHA=1:第一个时钟的下降沿采样

 

根据CPOL和CPHA的不同组合，SPI被分为4种模式

 

SPI0传输时序

 

TQ210 SPI控制器编程步骤：芯片手册900页

 

 

Linux SPI总线子系统

架构

 

1. SPI核心
SPI控制器驱动和设备驱动之间的纽带，它提供了SPI控制器驱动和设备驱动的注册、 注销方法等。
2.SPI控制器驱动
对 SPI控制器的驱动实现。
3. SPI设备驱动
对 SPI从设备的驱动实现。

 

典型客户驱动程序：

1、向SPI核心注册设备驱动：如在prob 函数中：

#include<linux/spi/spi.h>

static struct spi_driver my_spidriver =

.driver =

.name = “myspi”,

.bus = &spi_bus_type,

.owner = THIS_MODULE,

.prob = myspidevice_prob,

.remove = _devexit_p(myspidevice_remove),

;

spi_register_driver(my_spidriver ); /*向SPI核心注册，在SPI总线挂载驱动*/

 

SPI核心创建对应于此设备的spi_device 结构，当调用注册的驱动方法时，将此结构作为调用参数。

2、数据传输结构

 

 * I/O INTERFACE between SPI controller and protocol drivers

 * Protocol drivers use a queue of spi_messages, each transferring data

 * between the controller and memory buffers.

struct spi_transfer

 

 * struct spi_message - one multi-segment SPI transaction

struct spi_message

 

关系图解：

 

3、SPI消息构造

 

a、spi_message_init(struct spi_message *m) /*分配一条消息空间，并初始化 链表头*/

 

b、spi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m)  /*将数据加入链表*/

 

4、数据通讯

 

spi_sync()：等待操作完成

spi_async()：当数据传输完成时，异步触发对注册的回调程序的调用，如SPI中断处理函数、sysf方法或者定时器处理程序

 

5、SPI数据传输例子

 

#include<linux/spi/spi.h>

 

struct spi_device *spi;

struct spi_transfer *t;

struct spi_message sm;

 

unsigned char *command_buff; /*数据传输空间*/

int len; /*数据长度*/

 

/*1、初始化SPI消息链表*/

spi_message_init(&sm);

 

/*2、填充传输数据*/

t.tx_buf = command_buff;

t.len = len;

 

/*3、把传输数据加入SPI消息队列*/

spi_message_add_tail(t, &sm);

 

/*4、阻塞请求传输，将数据提交给SPI控制器*/

spi_sync(spi,&sm);

 

SPI控制器驱动：spi_s3c64xx.c，移植和I2C类似，不过这次比较简单，将内核配置，选择64XX的SPI驱动就行了

 

平台型驱动，控制器初始化在捕获函数中进行，数据传输在中断中进行，桥接控制器和设备的数据结构，平台资源初始化对应在：dev-spi.c文件中，和6410使用同一个驱动

 

struct s3c24xx_spi

/* bitbang has to be first */

struct spi_bitbang  bitbang;

struct completion  done;

 

void __iomem *regs;

int  irq;

int  len;

int  count;

 

struct fiq_handler  fiq_handler;

enum spi_fiq_mode  fiq_mode;

unsigned char  fiq_inuse;

unsigned char  fiq_claimed;

 

void (*set_cs)(struct s3c2410_spi_info *spi,

  int cs, int pol);

 

/* data buffers */

const unsigned char *tx;

unsigned char *rx;

 

struct clk *clk;

struct resource *ioarea;

struct spi_master *master;

struct spi_device *curdev;

struct device *dev;

struct s3c2410_spi_info *pdata;

;

 

 

SPI控制器和SPI设备驱动的函数联系

 

（国嵌入图）