From:?http://www.cnblogs.com/liugf05/archive/2012/12/03/2800457.html

下面有兩個大的模塊：

一個是SPI總線驅動的分析????????? ? (研究了具體實現的過程)

另一個是SPI總線驅動的編寫（不用研究具體的實現過程）

SPI總線驅動分析

?

1?SPI概述
????? SPI是英語Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口，是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應用在 EEPROM，FLASH，實時時鐘，AD轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。SPI是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節省空間，提供方便。
????? SPI的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要4根線，事實上3根也可以。也是所有基于SPI的設備共有的，它們是SDI(數據輸入)，SDO(數據輸出)，SCLK(時鐘)，CS(片選)。
????? MOSI(SDO)：主器件數據輸出，從器件數據輸入。
????? MISO(SDI)：主器件數據輸入，從器件數據輸出。
????? SCLK ：時鐘信號，由主器件產生。
????? CS：從器件使能信號，由主器件控制。
????? 其中CS是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效，這就允許在同一總線上連接多個SPI設備成為可能。需要注意的是，在具體的應用中，當一條SPI總線上連接有多個設備時，SPI本身的CS有可能被其他的GPIO腳代替，即每個設備的CS腳被連接到處理器端不同的GPIO，通過操作不同的GPIO口來控制具體的需要操作的SPI設備，減少各個SPI設備間的干擾。
????? SPI是串行通訊協議，也就是說數據是一位一位從MSB或者LSB開始傳輸的，這就是SCK時鐘線存在的原因，由SCK提供時鐘脈沖，MISO、MOSI則基于此脈沖完成數據傳輸。 SPI支持4-32bits的串行數據傳輸，支持MSB和LSB，每次數據傳輸時當從設備的大小端發生變化時需要重新設置SPI Master的大小端。

?

2?Linux SPI驅動總體架構
????? 在2.6的linux內核中，SPI的驅動架構可以分為如下三個層次：SPI 核心層、SPI控制器驅動層和SPI設備驅動層。
????? Linux 中SPI驅動代碼位于drivers/spi目錄。
2.1?SPI核心層
????? SPI核心層是Linux的SPI核心部分，提供了核心數據結構的定義、SPI控制器驅動和設備驅動的注冊、注銷管理等API。其為硬件平臺無關層，向下屏蔽了物理總線控制器的差異，定義了統一的訪問策略和接口；其向上提供了統一的接口，以便SPI設備驅動通過總線控制器進行數據收發。
????? Linux中，SPI核心層的代碼位于driver/spi/ spi.c。由于該層是平臺無關層，本文將不再敘述，有興趣可以查閱相關資料。
2.2?SPI控制器驅動層
????? SPI控制器驅動層，每種處理器平臺都有自己的控制器驅動，屬于平臺移植相關層。它的職責是為系統中每條SPI總線實現相應的讀寫方法。在物理上，每個SPI控制器可以連接若干個SPI從設備。
????? 在系統開機時，SPI控制器驅動被首先裝載。一個控制器驅動用于支持一條特定的SPI總線的讀寫。一個控制器驅動可以用數據結構struct spi_master來描述。

? ?在include/liunx/spi/spi.h文件中，在數據結構struct spi_master定義如下：

?

struct?spi_master?{??

????struct?device???dev;??

? ? s16?????????bus_num; ?

? ? u16?????????num_chipselect; ?

? ??int?????????(*setup)(struct?spi_device?*spi); ?

? ??int?????????(*transfer)(struct?spi_device?*spi,?struct?spi_message?*mesg); ?

? ??void? ? ? ? (*cleanup)(struct?spi_device?*spi); ?

}; ?

?

?????bus_num為該控制器對應的SPI總線號。
????? num_chipselect?控制器支持的片選數量，即能支持多少個spi設備?
? ? ? setup函數是設置SPI總線的模式，時鐘等的初始化函數，?針對設備設置SPI的工作時鐘及數據傳輸模式等。在spi_add_device函數中調用。?
? ? ? transfer函數是實現SPI總線讀寫方法的函數。實現數據的雙向傳輸，可能會睡眠

????cleanup注銷時候調用

2.3?SPI設備驅動層
????? SPI設備驅動層為用戶接口層，其為用戶提供了通過SPI總線訪問具體設備的接口。
????? SPI設備驅動層可以用兩個模塊來描述，struct spi_driver和struct spi_device。
????? 相關的數據結構如下：

?

struct?spi_driver?{ ?

????int?????????(*probe)(struct?spi_device?*spi);??

????int?????????(*remove)(struct?spi_device?*spi);??

????void????????????(*shutdown)(struct?spi_device?*spi);??

????int?????????(*suspend)(struct?spi_device?*spi,?pm_message_t?mesg);??

????int?????????(*resume)(struct?spi_device?*spi);??

????struct?device_driver????driver;??

};?

?

? Driver是為device服務的，spi_driver注冊時會掃描SPI bus上的設備，進行驅動和設備的綁定，probe函數用于驅動和設備匹配時被調用。從上面的結構體注釋中我們可以知道，SPI的通信是通過消息隊列機制，而不是像I2C那樣通過與從設備進行對話的方式。

?

struct?spi_device?{??

????struct?device???????dev;??

????struct?spi_master???*master;??

????u32?????????max_speed_hz;??

????u8??????????chip_select;??

????u8??????????mode; ???

????u8??????????bits_per_word;??

????int?????????irq;??

????void????????????*controller_state;??

????void????????????*controller_data;??

????char????????????modalias[32]; ??

};?

?

????????.modalias?? = "m25p10",

??????? .mode?? =SPI_MODE_0,?? //CPOL=0, CPHA=0 此處選擇具體數據傳輸模式

??????? .max_speed_hz??? = 10000000, //最大的spi時鐘頻率

??????? /* Connected to SPI-0 as 1st Slave */

??????? .bus_num??? = 0,?? //設備連接在spi控制器0上

??????? .chip_select??? = 0, //片選線號，在S5PC100的控制器驅動中沒有使用它作為片選的依據，而是選擇了下文controller_data里的方法。

? ? ? ? .controller_data = &smdk_spi0_csi[0],??

通常來說spi_device對應著SPI總線上某個特定的slave。并且spi_device封裝了一個spi_master結構體。spi_device結構體包含了私有的特定的slave設備特性，包括它最大的頻率，片選那個，輸入輸出模式等等

3?OMAP3630 SPI控制器
????? OMAP3630上SPI是一個主/從的同步串行總線，這邊有4個獨立的SPI模塊(SPI1，SPI2，SPI3，SPI4)，各個模塊之間的區別在于SPI1支持多達4個SPI設備，SPI2和SPI3支持2個SPI設備，而SPI4只支持1個SPI設備。

SPI控制器具有以下特征：
????? 1.可編程的串行時鐘，包括頻率，相位，極性。
????? 2.支持4到32位數據傳輸
????? 3.支持4通道或者單通道的從模式
????? 4.支持主的多通道模式
????????? 4.1全雙工/半雙工
????????? 4.2只發送/只接收/收發都支持模式
????????? 4.3靈活的I/O端口控制
????????? 4.4每個通道都支持DMA讀寫
????? 5.支持多個中斷源的中斷時間
????? 6.支持wake-up的電源管理
????? 7.內置64字節的FIFO

?

4 spi_device以下一系列的操作是在platform板文件中完成！

spi_device的板信息用spi_board_info結構體來描述： struct spi_board_info { charmodalias[SPI_NAME_SIZE]; const void*platform_data; void*controller_data; intirq; u32max_speed_hz; u16bus_num; u16chip_select; u8mode; };

?

這個結構體記錄了SPI外設使用的主機控制器序號、片選信號、數據比特率、SPI傳輸方式等

構建的操作是以下的兩個步驟：

1.

?

static struct spi_board_info s3c_spi_devs[] __initdata = {

{

.modalias = "m25p10a",

.mode = SPI_MODE_0,

.max_speed_hz = 1000000,

.bus_num = 0,

.chip_select = 0,

.controller_data = &smdk_spi0_csi[SMDK_MMCSPI_CS],

},

};

2.

?

而這個info在init函數調用的時候會初始化：

spi_register_board_info(s3c_spi_devs,ARRAY_SIZE(s3c_spi_devs));

?

spi_register_board_info(s3c_spi_devs,ARRAY_SIZE(s3c_spi_devs));//注冊spi_board_info。這個代碼會把spi_board_info注冊到鏈表board_list上。spi_device封裝了一個spi_master結構體，事實上spi_master的注冊會在spi_register_board_info之后，spi_master注冊的過程中會調用scan_boardinfo掃描board_list，找到掛接在它上面的spi設備，然后創建并注冊spi_device。

?

至此spi_device就構建并注冊完成了！！！！！！！！！！！！！

?

5 spi_driver的構建與注冊

?

driver有幾個重要的結構體：spi_driver、spi_transfer、spi_message

driver有幾個重要的函數? ? ：spi_message_init、spi_message_add_tail、spi_sync

?

? ?//spi_driver的構建

static struct spi_driver ? m25p80_driver = {?

.driver = {

??????? .name?? ="m25p80",

??????? .bus??? =&spi_bus_type,

??????? .owner? = THIS_MODULE,

??? },

??? .probe? = m25p_probe,

??? .remove =__devexit_p(m25p_remove),

};

//spidriver的注冊

?

spi_register_driver(&m25p80_driver);

在有匹配的spi_device時，會調用m25p_probe

?

probe里完成了spi_transfer、spi_message的構建；

spi_message_init、spi_message_add_tail、spi_sync、spi_write_then_read函數的調用

?

例如：

?

?*/??

static?int?m25p10a_read(?struct?m25p10a?*flash,?loff_t?from,???

????????size_t?len,?char?*buf?)??

{??

????int?r_count?=?0,?i;??

? ? struct?spi_transfer?st[2]; ?

????struct?spi_message??msg;??

??????

????spi_message_init(?&msg?);??

????memset(?st,?0,?sizeof(st)?);??

??

????flash->cmd[0]?=?CMD_READ_BYTES;??

????flash->cmd[1]?=?from?>>?16;??

????flash->cmd[2]?=?from?>>?8;??

????flash->cmd[3]?=?from;??

??

????st[?0?].tx_buf?=?flash->cmd;??

????st[?0?].len?=?CMD_SZ;??

????spi_message_add_tail(?&st[0],?&msg?);??

??

????st[?1?].rx_buf?=?buf;??

????st[?1?].len?=?len;??

????spi_message_add_tail(?&st[1],?&msg?);??

??

????mutex_lock(?&flash->lock?);??

??????

????/*?Wait?until?finished?previous?write?command.?*/??

????if?(wait_till_ready(flash))?{??

????????mutex_unlock(?&flash->lock?);??

????????return?-1;??

????}??

??

????spi_sync(?flash->spi,?&msg?);??

????r_count?=?msg.actual_length?-?CMD_SZ;??

????printk(?"in?(%s):?read?%d?bytes\n",?__func__,?r_count?);??

????for(?i?=?0;?i?<?r_count;?i++?)?{??

????????printk(?"0x%02x\n",?buf[?i?]?);??

????}??

??

????mutex_unlock(?&flash->lock?);??

????return?0;??

}??

static?int?m25p10a_write(?struct?m25p10a?*flash,?loff_t?to,???

????????size_t?len,?const?char?*buf?)??

{??

????int?w_count?=?0,?i,?page_offset;

??

????struct?spi_transfer?st[2];?

?

????struct?spi_message??msg;??

????write_enable(?flash?);??//寫使能??

??????

????????spi_message_init(?&msg?); ?

????memset(?st,?0,?sizeof(st)?);??

??

????flash->cmd[0]?=?CMD_PAGE_PROGRAM;??

????flash->cmd[1]?=?to?>>?16;??

????flash->cmd[2]?=?to?>>?8;??

????flash->cmd[3]?=?to;??

??

????st[?0?].tx_buf?=?flash->cmd;??

????st[?0?].len?=?CMD_SZ; ?

??//填充spi_transfer，將transfer放在隊列后面

????spi_message_add_tail(?&st[0],?&msg?);??

??

????st[?1?].tx_buf?=?buf;??

????st[?1?].len?=?len;??

????spi_message_add_tail(?&st[1],?&msg?);??

??

?

????????spi_sync(?flash->spi,?&msg?);???調用spi_master發送spi_message

? ??

????return?0;??

}?

?

?

??

static?int?m25p10a_probe(struct?spi_device?*spi)???

{???

????int?ret?=?0;??

????struct?m25p10a??*flash;??

????char?buf[?256?]; ?

????flash?=?kzalloc(?sizeof(struct?m25p10a),?GFP_KERNEL?); ?

????flash->spi?=?spi; ?

????/*?save?flash?as?driver's?private?data?*/??

????spi_set_drvdata(?spi,?flash?);????

????memset(?buf,?0x7,?256?);??

????m25p10a_write(?flash,?0,?20,?buf);?//0地址寫入20個7??

????memset(?buf,?0,?256?);??

????m25p10a_read(?flash,?0,?25,?buf?);?//0地址讀出25個數??

?

????return?0;???

} ??

?

?

?

?

到目前為止，完成了SPI的驅動和應用

轉載于:https://www.cnblogs.com/super119/archive/2012/12/04/2801159.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的转载：Linux kernel SPI驱动解释的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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