读写SPI FLASH--驱动部分

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VIP免费原创最新推荐文章于 2025-03-04 16:45:00 发布 2.6w 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

spi读写驱动我们的传输总线 spi/i2c 主要目的就是传输数据，我们验证spi/i2c的方法就是进行读写数据验证。读写数据验证主要有两种，第一种是通过建立/dev下的设备节点进行访问，这类访问需要依靠上层的open、read、write函数，需要编写一个短小的测试程序。第二种就是建立/sys/devices下的设备文件，通过echo 、cat 进行访问，本文描述的是第二种方式：前期准备：前期的硬件... 阅读详情

最近花了一个多星期写了一个SPI驱动。这个驱动是用来读写SPI接口的BIOS Flash的。貌似这个FLASH的SPI对端（及主控制端）是与其它设备共同通过一个PCI桥接设备挂在PCI总线上。

SPI接口四条线，一个时钟CLK，一个片选CE，以及两数据线MOSI和MISO（主出从入和主入从出）。由于这里的SPI时序等都已经由SPI控制器做好了，所以我要做的就是读些那些控制器上的寄存器来控制读些flash，这个控制器的型号我不知道，是intel,貌似有点类似ICH系列的， flash是SST25VF016B的。

1、 SPI读Flash。

i）往地址寄存器中写入addr。

ii）设置好下一条执行命令，要读的数据个数，是否采用ACS（Atomic cycle Sequence，读书据时我没用这个，如设置它需设置好pre 命令），这些都可通过控制寄存器设置。

iii）清调状态寄存器的CDS等标志，然后读取SCIP标志确认设备空闲后，将控制寄存器在ii）的基础上置SCG0标志，这样SPI控制器将会启动一个读flash的过程。

iv）读取状态寄存器，确认读取过程后，从数据寄存器读取出数据。

2、SPI写Flash。整个流程与1类似，只是在i）中加入往数据寄存器中写入要发的数据，在iii）中需启动acs使flash写使能。但需要注意的是由于flash的只可1变0，而不可直接0写变成1，在写之前一般要将flash相关区域擦除下，而且flash本身的写保护以及主控端的BIOS写保护都得关掉，具体可参看手册。

3、整个驱动是字符类型的，遵循一般的linux字符驱动编写流程，只是配置信息是从PCI桥接设备的寄存器中读出的。

４、说明。写flash要写擦flash，但写时，很难判断当前flash　是否已擦除，所以我把擦flash独立到了ioctl操作中，而写flash就只管写了，这也符合功能独立的原则。

５、写驱动，如果对并发同步效率的要求不高的话，基本上就只剩下读写寄存器操作了。读写寄存器虽然机械，但一定要小心，因为寄存器之间是有耦合的，在操作某个寄存器时，一定也要检查相关的寄存器是否已正确设置，不要想当然。我当初就是忘了自己已经使能了BIOS写保护，而导致一个上午没写成功flash。

６、驱动是细心活。建议先单元测试，再集成测试。一下子就来集成测试问题可能有一大堆，会打击信心的～

最后贴上整个驱动的源码，没什么注释，大家将就下。相应的用户空间程序，见零一篇文章《读写SPI FLASH--应用程序部分》

/*****************************spi.h*************************************/

#ifndef _SPI_H_
#define _SPI_H_

#include <linux/cdev.h>
#include <linux/types.h>

#define DRIVERNAME "spi_char"
#define MAJOR_NO 252
#define MINOR_NO 0
/* #define SPI_DEBUG */

/* pci configuration */
#define SPI_VENDOR_ID 0x8086
#define SPI_DEVICE_ID 0x5031

/* spi space */
#define CRBA_BAR 0xF0
#define BIOS_CTRL 0xDC
#define SPI_BAR_OFFSET 0x3020
#define SPI_MEM_SIZE 112
#define SPI_FLASH_SIZE 2048*1024
#define SPI_FLASH_SECTOR_BIT 12
#define SPI_FLASH_SECTOR_SIZE 0x1000

/* spi registers */
#define SPI_STATUS 0x00
#define SPI_CTRL 0x02
#define SPI_ADDR 0x04
#define SPI_DATA0 0x08
#define SPI_OPTYPE 0x56
#define SPI_OPMENU 0x58
#define SPI_PREOP 0x54
#define SPI_BBAR 0x50
#define SPI_PBAR0 0x60

/* spi opcode */
#define SPI_WR_STATUS 0x01
#define SPI_RD_STATUS 0x05
#define SPI_WR_DATA 0x02
#define SPI_RD_DATA 0x03
#define SPI_WR_ENABLE 0x06
#define SPI_WSR_ENABLE 0x50
#define SPI_4K_ERASE 0x20
#define SPI_WR_DISABLE 0x04
#define SPI_CHIP_ERASE 0x60

/* spi opcode type */
#define SPI_OPTYPE_WIDTH 0x02
#define SPI_RD_NOADDR 0x00
#define SPI_WR_NOADDR 0x01
#define SPI_RD_ADDR 0x02
#define SPI_WR_ADDR 0x03

/* bit definition */
#define SPI_STATUS_SCIP 0x01
#define SPI_STATUS_CDS 0x04
#define SPI_STATUS_BAS 0x08
#define SPI_STATUS_CFG_LOCK 0x8000

#define SPI_CTRL_SCGO 0x02
#define SPI_CTRL_ACS 0x04
#define SPI_CTRL_SPOP 0x08
#define SPI_CTRL_COP 0x70
#define SPI_CTRL_COP_SHIFT 0x4
#define SPI_CTRL_DC 0x4000
#define SPI_CTRL_DBC 0x3f00
#define SPI_CTRL_DBC_SHIFT 0x8

#define SPI_CTRL_OPMENU_RD 0x00
#define SPI_CTRL_OPMENU_RDSR 0x01
#define SPI_CTRL_OPMENU_WR 0x02
#define SPI_CTRL_OPMENU_WRSR 0x03
#define SPI_CTRL_OPMENU_4KERASE 0x04
#define SPI_CTRL_OPMENU_CHIPERASE 0x05

#define SPI_FLASH_PROTECTION 0x3C
#define BIOS_NOPROTECTION 0x01

#define SPI_IOCTL_BASE 0xDE
#define IOCTL_ERASE_CHIP _IOWR(SPI_IOCTL_BASE, 0, ioctl_arg_t)
#define IOCTL_ERASE_BLOCK _IOWR(SPI_IOCTL_BASE, 1, ioctl_arg_t)

#define BUF_SIZE 512

/******************************************************************************

Description:
     This structure contains data that is used for most driver operations.

*****************************************************************************/
typedef struct _spi_char
{
    dev_t dev;
    struct cdev cdev;
    uint32_t bios_ctrl_addr;
    void *mem_virt; /* base virtual address */
    uint32_t mem_base;
    uint32_t mem_size;
    uint32_t mem_ready; /* ioremap successfully? */
    uint8_t iomem_ready;
    uint32_t fp; /* file pointer */
} spi_char_t;

typedef struct _ioctl_arg
{
    uint32_t type;
    union
    {
        struct
        {
            uint32_t start;
            uint32_t end;
        }erase_range;
    }data;
}ioctl_arg_t;

#ifdef SPI_DEBUG
#define SPI_DBG(args...) printk(KERN_DEBUG "SPI: " args)
#else
#define SPI_DBG(args...)
#endif

#define SPI_ERR(args...) printk(KERN_ERR "SPI: " args)

#endif /* _SPI_H_ */

/*****************************spi.c*************************************/

#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/pci.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/cdev.h>
#include "spi.h"

static spi_char_t spi_char;
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

static uint8_t get_flash_status(void);
static uint8_t set_flash_status(uint8_t value);

static int is_flash_protection(void);
static int disable_flash_protection(void);
static int is_bios_protection(void);
static int disable_bios_protection(void);

static int erase_4K_sector(unsigned int idx);
static int erase_chip(void);
static uint8_t read_byte(uint32_t addr);
static int write_byte(uint32_t addr, uint8_t byte);

/*****************************************************************************
Description:
    This function is called when the driver is unloaded from memory.

Parameters:
    none

Returns:
    none
******************************************************************************/
void spi_cleanup(void)
{
    //remove cdev struct from system
    cdev_del(&spi_char.cdev);

    //unregister driver module
    unregister_chrdev_region(spi_char.dev, 1);

    //release the reserved IO memory space
    if ( spi_char.mem_ready )
    {
          iounmap(spi_char.mem_virt);
    }
    if(spi_char.iomem_ready)
    {
        release_mem_region(spi_char.mem_base, SPI_MEM_SIZE);
    }

    SPI_DBG("%s:spi_cleanup-Driver unload complete/n", DRIVERNAME);
}

/*****************************************************************************
Description:
    This function is called when the driver interface is opened

Parameters:
    none

Returns:
    0 => success
    < 0 => error
******************************************************************************/
int spi_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    SPI_DBG("%s:spi_open-module opened/n", DRIVERNAME);
    spi_char.fp = 0;
    SPI_DBG("spi_char.fp = %08x/n", spi_char.fp);
    return 0;
}

/*****************************************************************************
Description:
    This function is called when the driver interface is closed

Parameters:
    none

Returns:
    0 => success
    < 0 => error

******************************************************************************/
int spi_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    spi_char.fp = 0;
    SPI_DBG("spi_char.fp = %08x/n", spi_char.fp);
    SPI_DBG("%s:spi_release-module released/n", DRIVERNAME);
    return 0;
}

int spi_read (struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos)
{
    int i;
    uint32_t addr, val;
    uint16_t word;
    unsigned char data[BUF_SIZE];
    ssize_t retval = 0;

    /* print some information for debug */
    SPI_DBG("start spi_read/n");
    val = readw((void *)(spi_char.mem_virt+SPI_STATUS));
    SPI_DBG("status=%08x/n", val);
    val = readw((void *)(spi_char.mem_virt+SPI_CTRL));
    SPI_DBG("ctrl=%08x/n", val);
    val = readw((void *)(spi_char.mem_virt+SPI_ADDR));
    SPI_DBG("addr=%08x/n", val);
    val = readl((void *)(spi_char.mem_virt+SPI_DATA0));
    SPI_DBG("data0.0=%08x/n", val);
    val = readl((void *)(spi_char.mem_virt+SPI_DATA0+4));
    SPI_DBG("data0.1=%08x/n", val);

    /* check count */
    if(count > BUF_SIZE)
    {
        count = BUF_SIZE;
    }
    if(spi_char.fp+