在Zynq 7000平台上使用Linux spidev.c驱动

本文介绍如何在Zynq 7000平台上利用Linux内核的spidev.c驱动控制SPI外设。首先回顾了配置硬件工程和加载SPI驱动的过程,然后详细说明了修改设备树文件以挂载外设到SPI总线的步骤,并强调了spidev驱动的特性。通过这些操作,可以在/dev目录下找到SPI字符设备,并参考示例程序进行应用层控制。

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在上一篇博客中,介绍了如何配置Vivado下的硬件工程、例化SPI硬件接口和如何使用petalinux加载Xilinx提供的SPI总线驱动,如果要通过SPI控制外部器件,还需要添加SPI的设备驱动以实现SPI的对外控制逻辑。

在Linux内核的driver/spi目录下有许多外设的设备驱动可以参考,这篇博客主要介绍如何使用其中的spidev,c这个设备驱动来实现对外设的控制。

spidev是一个通用的SPI外设驱动,它提供了spi字符驱动的注册,并向上层应用程序提供了I/O控制接口,当我们仅需要利用SPI接口向外设发送和接收简单的控制序列时,可直接使用该驱动,下面介绍具体的使用方法。

一、在前一篇博客中,我们采用xilinx针对Zynq 7000处理器提供的spi-cadence.c驱动实现了芯片上SPI总线驱动的注册,接下来需要修改设备树文件以时我们的外设挂接在SPI总线下。

在petalinux工程的../subsystems/linux/configs/device-tree目录下找到zynq相关的设备树文件,目录所包含的文件如下图所示。


打开其中的zynq-7000.dtsi文件,找到其中的spi0节点(具体使用spi0还是spi1根据硬件工程的配置情况),

<think>嗯,用户现在问的是如何在Zynq 7000上调用SPI接口。首先,我需要确认用户对Zynq 7000的了解程度,可能是个嵌入式开发者或者学生。用户之前问了温度传感器的手册,现在转向ZynqSPI,可能在做一个需要温度采集的项目,用Zynq作为主控制器。 接下来,我得考虑用户的需求是什么。调用SPI可能涉及硬件配置和软件驱动,用户可能需要具体的步骤指导。ZynqSPI有两种控制器,PS端的和PL端的,用户可能不太清楚区别,需要解释清楚。 用户可能遇到的问题包括硬件配置错误、软件驱动编写、时钟配置、数据传输等。我需要分步骤回答,先硬件配置再软件部分,可能还要示例代码。另外,用户可能不知道如何验证SPI是否工作正常,所以加上示波器检测的方法会有帮助。 还要注意用户可能使用的开发环境,比如Vivado和SDK/Petalinux,需要分别说明。最后,常见问题解答部分能帮助用户排查可能遇到的错误,比如时钟信号不稳定或者从设备无响应。总之,回答要结构清晰,步骤明确,涵盖软硬件,提供示例和调试方法,确保用户能跟着操作。</think>以下为Zynq 7000系列SPI接口调用的技术指南(以Vivado/SDK开发流程为例): --- ### **一、硬件配置(Vivado)** 1. **SPI控制器选择** - PS端SPI控制器(位于Processing System内) - PL端AXI Quad SPI IP核(需配置逻辑资源) 2. **PS SPI配置步骤** ```tcl # Block Design中: 1. 双击ZYNQ7 Processing System 2. 在Peripheral I/O中勾选SP0/SP1控制器 3. 设置时钟频率(公式:$f_{spi} = \frac{f_{pl\_clk}}{SCLK\_DIV}$) 4. 配置工作模式(主/从,CPOL/CPHA相位) ``` --- ### **二、软件驱动开发** #### **PS端SPI(Baremetal示例)** ```c #include "xspi.h" #include "xspi_l.h" #define SPI_DEVICE_ID XPAR_XSPI_0_DEVICE_ID int main() { XSpi SpiInstance; XSpi_Config *SpiConfig; u8 TxBuffer[4] = {0xAA, 0x55, 0x01, 0x02}; u8 RxBuffer[4] = {0}; // 初始化 SpiConfig = XSpi_LookupConfig(SPI_DEVICE_ID); XSpi_CfgInitialize(&SpiInstance, SpiConfig, SpiConfig->BaseAddress); // 设置从设备片选(例如CS0) XSpi_SetSlaveSelect(&SpiInstance, 0x01); // 二进制掩码 // 设置传输模式 XSpi_SetOptions(&SpiInstance, XSP_MASTER_OPTION | XSP_MANUAL_SSELECT_OPTION); // 启动SPI XSpi_Start(&SpiInstance); // 执行传输(阻塞模式) XSpi_Transfer(&SpiInstance, TxBuffer, RxBuffer, 4); // 验证接收数据... } ``` #### **AXI Quad SPILinux驱动)** ```bash # Petalinux环境 # 确认设备树节点: spi@e0006000 { compatible = "xlnx,xps-spi-2.00.a"; #address-cells = <1>; #size-cells = <0>; status = "okay"; spidev@0 { compatible = "spidev"; spi-max-frequency = <10000000>; reg = <0>; }; }; # 用户空间访问: echo -ne "\x01\x02" > /dev/spidev0.0 # 发送数据 cat /dev/spidev0.0 # 读取数据 ``` --- ### **三、关键参数配置** 1. **时钟计算** $$ T_{SCLK} = \frac{(SPI_REF_CLK)}{(SCLK_DIV \times 2)} $$ 其中SCLK_DIV通过寄存器SPI_CR(Control Register)设置 2. **CPOL/CPHA模式** - Mode 0: CPOL=0, CPHA=0(时钟空闲低电平,数据在第一个边沿采样) - Mode 3: CPOL=1, CPHA=1(常用模式) --- ### **四、调试技巧** 1. **硬件检测** - 用示波器测量SCLK/MOSI信号: $$ V_{pp} \geq 2.7V \quad (3.3V LVCMOS) $$ - 检查CS信号拉低时间是否覆盖整个传输周期 2. **软件诊断** ```c // 读取SPI状态寄存器 u32 status = XSpi_GetStatusReg(&SpiInstance); if(status & XSP_SR_TX_FULL_MASK) { xil_printf("Tx FIFO Full!\n"); } ``` --- ### **五、常见问题** 1. **无时钟输出** - 检查PS时钟配置是否使能SPI外设时钟 - 确认SPI控制器已调用`XSpi_Start()` 2. **数据错位** - 调整CPHA相位设置 - 检查从设备时序要求(建立/保持时间) 3. **DMA传输失败** - 确保缓存一致性:使用`Xil_DCacheFlush()`刷新数据 建议配合Xilinx官方文档《Zynq-7000 Technical Reference Manual》第16章SPI控制器章节进行开发。
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