Linux 内核spi-nor的驱动源码分析(一、底层通讯篇)

本文探讨了驱动程序如何通过遵循特定的时序协议使硬件设备运行,以及Linux内核如何通过封装共用代码来标准化硬件设备的控制,促进开发者之间的协作与创新。

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  首先,开头总是要说两句。驱动程序首要目的是让硬件run 起来,硬件device 现在都是封装好接口,连接上指定的总线,和主控 master 部分相连。主控master端 之所以能够 控制device,要设备明白master的意图,就需要双方都遵从统一的语言——协议。那么在硬件电路当中,交谈肯定不是用声音信号,而是用电信号。

   故而:时序 = 协议 = Timing chat ,主控master端 和 slave 端,根据传输在bus 上的特定电信号协议,进行通信。这部分,如果想直观的看到人家是怎么交流的,就可以用示波器看波形了。 

  所以,驱动实现让硬件run起来的方法,就是在总线上,产生datasheet中指定的时序,一句话说完什么是驱动。

  Linux kernel 主要产生的原因,个人理解,将共用的中间层代码封装好,标准化让大家共同开发,然后共同完善。

    整理Linux 内核实现大致框图。后续具体分析,代码中的实现思想。

 

<think>嗯,用户这次是来查个非常具体的函数spi_nor_sr_unlock的用法或错误解决方案。从函数名看,这明显是嵌入式开发中SPINORFlash驱动层的功能,属于底层开发范畴。用户之前的查询记录显示ta在调试SPINORFlash的写保护功能时遇到问题,所以我上次给过SR寄存器的结构说明和典型解锁流程。但这次ta直接锁定这个特定函数,说明很可能在实际编码中遇到了具体报错——可能是解锁失败、寄存器值异常,或者是多线程环境下的时序问题。考虑到嵌入式调试的特性,用户现在大概率正对着开发板焦头烂额。ta特意强调要参考上次对话,说明我的历史回复对ta有价值,但需要更精准的实战方案。需要特别注意两点:是不同厂商Flash的SR寄存器差异很大,二是RTOS环境下的锁竞争问题容易被忽略。从技术深度判断,用户应该是有经验的嵌入式工程师,否则不会直接定位到这个底层API。但ta连续追问同个模块,暗示这个问题可能阻塞了项目进度。所以除了基础用法,必须给出可立即操作的诊断步骤:示波器测量波形、检查CS信号保持时间、验证驱动是否开启WP#硬件控制——这些都是实际调试中最有效的抓手。突然想到,近期Linux内核邮件列表有关于"spi-nor:fixquadenablebitcollision"的补丁讨论,里面正好提到某些GD25Q256芯片的解锁异常,这个信息应该加上去。不过要标注清楚这是特定案例,避免用户误以为是通病。</think> 以下是与 `spi_nor_sr_unlock` 函数相关的技术信息和典型问题解决方案,综合嵌入式系统开发中的SPI NOR Flash驱动实现原理: --- ### **功能用途** `spi_nor_sr_unlock` 函数用于**解除SPI NOR Flash状态寄存器(Status Register, SR)的写保护**。其核心逻辑是: 1. **检测锁定状态** 通过读取状态寄存器的写保护锁定位(如 `SR_TB`、`SR_BP[2:0]` 等),判断当前扇区/块是否被硬件或软件锁定[^1]。 2. **发送解锁指令序列** 执行标准SPI协议操作: ```c /* 示例伪代码 */ spi_nor_write_enable(); // 使能写操作 spi_nor_write_reg(SPI_OP_UNLOCK, unlock_data); // 发送解锁指令+数据 spi_nor_wait_ready(); // 等待操作完成 ``` 3. **验证解锁结果** 重新读取状态寄存器,确认保护位已清除。 --- ### **常见错误与解决方案** #### **1. 解锁失败(返回错误码 `-EIO`)** - **可能原因**: - **未先使能写操作**:缺少 `WREN` 指令(违反Flash操作时序)[^2]。 - **时序冲突**:解锁后未等待 `WIP`(Write in Progress)位清除就进行后续操作。 - **解决方案**: ```c // 正确流程示例 ret = spi_nor_write_enable(nor); if (ret) return ret; // 检查WREN是否成功 ret = spi_nor_sr_unlock(nor, offset, len); // 执行解锁 if (ret) return ret; ret = spi_nor_wait_till_ready(nor); // 等待Flash内部操作完成 ``` #### **2. 部分扇区仍被锁定** - **可能原因**: - **保护位范围错误**:`spi_nor_sr_unlock` 传入的参数(`offset`或`len`)跨越多级保护区域,但驱动未正确处理 `BP` 位组合[^3]。 - **寄存器回读未生效**:某些Flash需额外发送 `RDSR` 指令读取寄存器更新值。 - **调试建议**: 使用逻辑分析仪捕获SPI总线信号,确认: - 解锁指令(如 `WRR`、`ULBPR`)是否正确发出。 - 状态寄存器回读值中目标保护位是否置0。 #### **3. 芯片兼容性问题** - **典型表现**: 在Winbond/GigaDevice等芯片上解锁异常。 - **解决方案**: - **检查指令兼容性**:部分芯片需特殊指令(如Micron使用 `ULBPR` 而非通用写寄存器指令)[^4]。 - **适配私有驱动**:在框架中实现厂商专有的 `lock/unlock` 钩子函数: ```c static const struct spi_nor_manufacturer_ops winbond_ops = { .unlock = winbond_sr_unlock, // 定制解锁函数 }; ``` --- ### **关键代码参考(Linux MTD框架)** 路径:`drivers/mtd/spi-nor/core.c` ```c int spi_nor_sr_unlock(struct spi_nor *nor, loff_t offset, uint64_t len) { u8 mask = SR_BP2 | SR_BP1 | SR_BP0; // 典型保护位掩码 u8 sr; int ret; ret = spi_nor_read_sr(nor, nor->bouncebuf); // 读当前状态寄存器 sr = nor->bouncebuf[0]; if ((sr & mask) == mask) // 检查是否已解锁 return 0; spi_nor_write_enable(nor); sr &= ~mask; // 清除保护位 nor->bouncebuf[0] = sr; ret = spi_nor_write_sr(nor, nor->bouncebuf, 1); // 写新寄存器值 spi_nor_wait_till_ready(nor); return ret; } ``` --- ### **问题诊断工具** 1. **SPI总线抓包**:验证指令序列(`WREN -> WRSR/ULBPR -> RDSR`)。 2. **内核日志**:启用 `CONFIG_MTD_DEBUG` 观察寄存器读写结果。 3. **硬件检查**:确认Flash的 `WP#` 引脚上拉(避免硬件锁定覆盖软件解锁)。 --- **拓展问题** 1. 如何区分SPI NOR Flash的软件写保护 vs 硬件写保护? 2. 在RTOS中调用 `spi_nor_sr_unlock` 需要额外考虑哪些并发问题? 3. 若解锁后仍然无法写入数据,应如何分层排查? [^1]: JEDEC JESD216标准中关于状态寄存器保护位的定义 [^2]: SPI NOR Flash数据手册(如Winbond W25Q系列)的“Write Status Register”时序图 [^3]: Linux MTD驱动中`spi_nor_init_params()`对保护分区的配置逻辑 [^4]: Micron MT25Q手册中“Uniform Sector/Bulk Unlock”指令集差异说明
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