Linux下SPI驱动简解

这篇博客主要介绍了Linux系统下SPI驱动的基础知识,包括硬件四线连接、重要的结构体和函数,如`spi_device`、`spi_message`和`spi_transfer`。文章详细讲解了设备驱动的编写步骤,涉及设备注册、驱动注册、读写操作的实现,并提供了相关函数的使用示例。

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基础知识:
第一点:硬件四线
第二点:重要结构体和函数
struct spi_device 
{
struct device dev;
struct spi_master *master;
u32 max_speed_hz;
u8 chip_select;
u8 bits_per_word;
u16 mode;
#define SPI_CPHA 0x01 /* clock phase */
#define SPI_CPOL 0x02 /* clock polarity */
#define SPI_MODE_0 (0|0) /* (original MicroWire) */
#define SPI_MODE_1 (0|SPI_CPHA)
#define SPI_MODE_2 (SPI_CPOL|0)
#define SPI_MODE_3 (SPI_CPOL|SPI_CPHA)
#define SPI_CS_HIGH 0x04 /* chipselect active high? */
#define SPI_LSB_FIRST 0x08 /* per-word bits-on-wire */
#define SPI_3WIRE 0x10 /* SI/SO signals shared */
#define SPI_LOOP 0x20 /* loopback mode */
#define SPI_NO_CS 0x40 /* 1 dev/bus, no chipselect */
#define SPI_READY 0x80 /* slave pulls low to pause */
#define SPI_TX_DUAL 0x100 /* transmit with 2 wires */
#define SPI_TX_QUAD 0x200 /* transmit with 4 wires */
#define SPI_RX_DUAL 0x400 /* receive with 2 wires */
#define SPI_RX_QUAD 0x800 /* receive with 4 wires */
int irq;
void *controller_state;
void *controller_data;
char modalias[SPI_NAME_SIZE];
int     cs_gpio;                     /* chip select gpio */
}
struct spi_message{
struct list_head transfers;
struct spi_device *spi;
unsigned is_dma_mapped:1;
void (*complete)(void *context);
void *context;
unsigned frame_length;
unsigned actual_length;
int     status;
struct list_head queue;
void *state;
}
struct spi_transfer{
const void *tx_buf;
void *rx_buf;
unsigned len;


dma_addr_t tx_dma;
dma_addr_t rx_dma;
struct sg_table tx_sg;
struct sg_table rx_sg;


unsigned cs_change:1;
unsigned tx_nbits:3;
unsigned rx_nbits:3;
#define SPI_NBITS_SINGLE 0x01 /* 1bit transfer */
#define SPI_NBITS_DUAL 0x02 /* 2bits transfer */
#define SPI_NBITS_QUAD 0x04 /* 4bits transfer */
u8 bits_per_word;
u16 delay_usecs;
u32 speed_hz;


struct list_head transfer_list;
}
int spi_async(struct spi_device *spi, struct spi_message *message)
{
struct spi_master *master = spi->master;
int ret;
unsigned long flags;


ret = __spi_validate(spi, message);
if (ret != 0)
return ret;


spin_lock_irqsave(&master->bus_lock_spinlock, flags);


if (master->bus_lock_flag)
ret = -EBUSY;
else
ret = __spi_async(spi, message);


spin_unlock_irqrestore(&master->bus_lock_spinlock, flags);


return ret;
}
static inline void spi_message_init(struct spi_message *m)
{
memset(m, 0, sizeof *m);
INIT_LIST_HEAD(&m->transfers);
}
static inline void spi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m)
{
list_add_tail(&t->transfer_list, &m->transfers);
}




第三点:设备驱动编写步骤
/*在mach-xxxxx中添加这个设备 , 设备注册=内核挖土坑 ,形成新的zImage*/
struct spi_board_info xxxxx_spi_board_info
{
.modalias = "xxxxx",
.platform_data = NULL,
.max_speed_hz = 10*1000*1000,
.bus_num = 0,
.chip_select = 0,
.mode = SPI_MODE_0,
.controller_data = ,
};
#ifdef CONFIG_xxxxx
spi_register_board_info(xxxxx_spi_board_info, ARRAY_SIZE(xxxxx_spi_board_info));
#endif


/*注册驱动*/
static struct spi_driver xxxxx_spi_driver = {
.driver = {
.name  = "xxxxx",
.owner = THIS_MODULE,
},
.probe = xxxxx_probe,
.remove = __devexit_p(xxxxx_remove),
};
module_init(my_rc522_init)->spi_register_driver(&xxxxx_spi_driver)->xxxxx_probe->
GPIO_Init->misc_register(&xxxxx_dev)->fops->read/write->


/*读写实现*/
struct spi_device *my_spi; //
/*read*/
int status;
unsigned char rx_buf; //rx_buf存放被读的东西,前提要先写入地址
struct spi_transfer t = {
.rx_buf = &rx_buf,
.len = count,
};
struct spi_message m;
spi_message_init(&m);
spi_message_add_tail(&t, &m);
status = spi_async(my_spi,&m);


/*wirte*/
int status;
unsigned char tx_buf; //tx_buf存放想写的东西,前提是要先写入地址
struct spi_transfer t = {
.tx_buf = tx_buf,
.len = count,
};
struct spi_message m;
spi_message_init(&m);
spi_message_add_tail(&t, &m);

status = spi_async(my_spi,&m);




/*卸载*/
spi_unregister_driver(&xxxxx_spi_driver)
<think>好的,用户现在问的是关于SPI_TX_DUAL和SPI_TX_QUAD这两个宏的定义和用途。我需要先回忆一下SPI的基本知识,然后确定这两个宏的具体作用。 首先,SPI是串行外设接口,通常用于嵌入式系统中连接闪存、传感器等设备。标准SPI使用四条线:SCK、MOSI、MISO、CS。但有些设备支持更高的数据传输速率,因此引入了双线(Dual)和四线(Quad)模式。 接下来,SPI_TX_DUAL和SPI_TX_QUAD应该与这些增强模式有关。根据之前的知识,这些宏可能在Linux内核的SPI驱动中使用,用于配置SPI控制器在发送数据时使用双线或四线模式,从而提高传输速度。 需要确认这些宏所在的头文件,通常是linux/spi/spi.h。它们属于SPI传输模式的一部分,用于设置spi_transfer的tx_nbits字段,指定发送数据时使用的数据线数量。 用户可能的背景是开发SPI设备驱动或应用程序,遇到了需要提高传输速率的需求,或者在使用相关API时遇到了问题,需要了解这些模式的区别和使用方法。 用户的需求可能包括:理解这两个宏的作用、如何配置SPI控制器以使用这些模式、以及在使用时需要注意的事项,比如硬件支持、与标准模式的区别、数据格式的变化等。 需要解释清楚每个宏对应的模式,双线模式使用两个数据线发送,四线则用四个,从而提升速度。同时,要提到这些模式需要硬件和驱动的支持,并且通常用于特定类型的存储器如SPI NOR Flash。 还要注意,除了发送模式,还有接收模式对应的宏,比如SPI_RX_DUAL和SPI_RX_QUAD,可能用户之后也会遇到,所以可以简要提及。 最后,可能需要给出示例代码,展示如何在spi_transfer结构体中设置这些参数,并提醒用户检查硬件兼容性和配置相关标志,如SPI_NBITS_DUAL等。</think>在 Linux SPI 子系统中,`SPI_TX_DUAL` 和 `SPI_TX_QUAD` 是用于**增强型 SPI 传输模式**的宏定义,主要面向支持多数据线的 SPI 设备(如 QSPI Flash)。以下是关键解析: --- ### 一、基本概念 #### 1. **标准 SPI 模式** - 传统 SPI 使用 1 条数据线发送(MOSI),1 条数据线接收(MISO),即 **Single-I/O** 模式。 - 数据传输速率受限于单线带宽。 #### 2. **增强模式** - **Dual SPI (双线模式)** 使用 **2 条数据线同时传输**(如同时用 MOSI 和 MISO 发送数据),理论速率翻倍。 - 对应宏:`SPI_TX_DUAL`(发送时使用双线)、`SPI_RX_DUAL`(接收时使用双线) - **Quad SPI (四线模式)** 使用 **4 条数据线同时传输**(如 IO0~IO3),理论速率提升至 4 倍。 - 对应宏:`SPI_TX_QUAD`(发送时使用四线)、`SPI_RX_QUAD`(接收时使用四线) --- ### 二、技术细节 #### 1. **应用场景** - 主要用于**高速 SPI 设备**(如 NOR Flash、QSPI 存储器),典型协议包括: - Quad-SPI (QSPI) Flash(如 Winbond W25Q256) - Octo-SPI(更高扩展,使用 8 条数据线) #### 2. **Linux 驱动中的定义** - 宏定义位置:`<linux/spi/spi.h>` ```c #define SPI_TX_DUAL 0x01 // 发送时使用双线 #define SPI_TX_QUAD 0x02 // 发送时使用四线 #define SPI_RX_DUAL 0x04 // 接收时使用双线 #define SPI_RX_QUAD 0x08 // 接收时使用四线 ``` #### 3. **数据结构关联** - 在 `struct spi_transfer` 中通过 `tx_nbits` 和 `rx_nbits` 字段控制: ```c struct spi_transfer { // ... u8 tx_nbits; // 发送数据线数量(可赋值为 SPI_NBITS_SINGLE/DUAL/QUAD) u8 rx_nbits; // 接收数据线数量 // ... }; ``` - 赋值示例: ```c struct spi_transfer tr = { .tx_buf = tx_data, .rx_buf = rx_data, .len = 4, .tx_nbits = SPI_NBITS_QUAD, // 使用 Quad 模式发送 .rx_nbits = SPI_NBITS_DUAL, // 使用 Dual 模式接收 }; ``` --- ### 三、硬件与驱动要求 #### 1. **硬件支持** - SPI 控制器必须支持多线模式(如 NXP i.MX 系列、STM32 QUADSPI 外设)。 - 设备(如 Flash)需支持 Dual/Quad 指令(需通过特定命令启用,如 Flash 的 `0x38` 命令进入 Quad 模式)。 #### 2. **驱动配置** - 需在设备树(Device Tree)中声明模式支持: ```dts &qspi { flash@0 { compatible = "winbond,w25q256"; spi-tx-bus-width = <4>; // 发送使用 4 线(Quad) spi-rx-bus-width = <4>; // 接收使用 4 线 }; }; ``` #### 3. **时钟与信号完整性** - 多线模式下,时钟频率可能需降低(高频下多线同步更易受干扰)。 - PCB 布线需保证数据线等长(减少时序偏移)。 --- ### 四、典型代码流程 ```c #include <linux/spi/spi.h> // 1. 初始化 S
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