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本博文对应地址: https://hceng.cn/2019/01/01/AM335X——SPI设备驱动/#more
最近在AM335X上写了几个SPI设备驱动，记录一下心得。
1. 准备工作
与前面写过的I2C驱动一样，SPI驱动也涉及SPI控制器(适配器)驱动和SPI设备驱动。
SPI控制器驱动这里不就写了，直接使用SDK自带的，只写SPI设备的驱动。
在写SPI设备驱动之前，需要先验证下SDK提供的SPI驱动是否能用，相关的设置是否正确，因此使用内核自带的一个SPI设备驱动进行测试。
1.1 驱动
首先配置内核，执行make menuconfig，勾选上McSPI driver for OMAP和User mode SPI device driver support。
1.2 设备树
然后还要向设备树添加如下内容：
{% codeblock lang:dts %}
/* SPI Busses */
&spi1 {
status = “okay”;
pinctrl-names = “default”;
pinctrl-0 = <&spi1_pins>;
ti,pindir-d0-out-d1-in;
spidev@0 {
spi-max-frequency = <25000000>;
reg = <0>;
compatible = "rohm,dh2228fv";
/* spi-cpha; sets CPHA=1, default is CPHA=0 */
/* spi-cpol; sets CPOL=1, default is CPOL=0 */
/* spi-cs-high; default is spi cs low */
};
};
&am33xx_pinmux {
spi1_pins: pinmux_spi1 {
pinctrl-single,pins = <
0x190 (PIN_INPUT_PULLUP | MUX_MODE3) /* spi1_sclk /
0x194 (PIN_INPUT_PULLUP | MUX_MODE3) / spi1_d0 /
0x198 (PIN_INPUT_PULLUP | MUX_MODE3) / spi1_d1 /
0x19c (PIN_INPUT_PULLUP | MUX_MODE3) / spi1_cs0 */
>;
};
};
{% endcodeblock %}
这里有几个细节，简单说一下：
1.pinctrl-0属性引用的spi1_pins，指定了SPI的几个复用引脚，里面的0x190是真实地址0x990-0x800，也就是说设备树中的地址是相对0x800的偏移；
2.注意SPI复用引脚不要在设备树其它节点中使用，不然SPI驱动可能用不了；
3.AM335x的MOSI和MISO可以互换，需要加上ti,pindir-d0-out-d1-in;来指定D0是MOSI，D1是MISO；
4.reg = <0>;表示硬件片选，这里为硬件片选0；
5.内核自带的测试驱动程序的compatible为rohm,dh2228fv；
1.3 测试程序
使用内核提供的测试程序，编译，测试。
测试文件路径：Documentation/spi/spidev_test.c；
交叉编译后执行./spidev_test -D /dev/spidev1.0 -v
结果：
spi mode: 0x0
bits per word: 8
max speed: 500000 Hz (500 KHz)
TX | FF FF FF FF FF FF 40 00 00 00 00 95 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF F0 0D | ......@....▒..................▒.
RX | FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF | ................................
此时可以通过逻辑分析仪或者短接MOSI和MISO，判断发出和接收的数据是否正常，从而验证SPI控制器驱动是否正常。
1.4 编译脚本
为了方便后续的编译，写了一个脚本进行操作，这个脚本也相当于操作流程，以供参考：
{% codeblock lang:sh [compiler_kernel.sh] %}
#!/bin/bash
#step 0:set env
export CPUS=grep -c processor /proc/cpuinfo
export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=/home/hceng/gcc-linaro-5.3-2016.02-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-
export PATH=/home/hceng/gcc-linaro-5.3-2016.02-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin:$PATH
#step 1:clean kernel
#make distclean
#step 2:copy kernel config file
#make tisdk_am335x-evm_defconfig
#step 3:compiler kernel
#make uImage LOADADDR=0x10008000 -j C P U S m a k e z I m a g e − j {CPUS} make zImage -j CPUSmakezImage−j{CPUS}
#step 4:compiler device tree
#make dtbs
make am335x-evm.dtb
#step 5:compiler driver module file(dynamic loading)
#make modules
#make modules_install INSTALL_MOD_PATH=~/rootfs/lib/modules/4.1.18-gbbe8cfc
#step 6:copy zImage and dtb to tftp download
rm /home/hceng/tftp/zImage
rm /home/hceng/tftp/am335x-evm.dtb
cp ./arch/arm/boot/zImage /home/hceng/tftp/
cp ./arch/arm/boot/dts/am335x-evm.dtb /home/hceng/tftp/
{% endcodeblock %}
其中第六步，拷贝倒tftp目录下，是为了方便板子启动的时候，通过U-Boot直接tftp下载编译过的内核和设备树，相关命令如下：
setenv ipaddr 192.168.1.14; setenv serverip 192.168.1.11; setenv gatewayip 192.168.1.1; setenv netmask 255.255.255.0; setenv fdtfile 'am335x-evm.dtb'; setenv rootpath '/home/hceng/rootfs';
setenv netargs "setenv bootargs console=${console} ${optargs} root=/dev/nfs rootfstype=nfsroot nfsroot=${serverip}:${rootpath} ip=${ipaddr}:${serverip}:${gatewayip}:${netmask}::eth0:off"
setenv netboot "echo Booting from network ...; setenv autoload no; tftp ${fdtaddr} ${fdtfile}; tftp ${loadaddr} ${bootfile}; run netargs; bootz ${loadaddr} - ${fdtaddr}"
saveenv
run netboot
2. SPI设备——tlc5615
TLC5615是一个10位的DAC，最大输出电压位基准电压的两倍。
这个驱动比较简单，没什么特别的难点，
唯一特殊的是TLC5615每次传输是12位数据(10位data+2位extra)，因此在probe()函数里，需要spi->bits_per_word = 12;；
另外，因为每次传输的数据位12位，spi_write()的第三个参数不再是1，而是spi_write(spi_tlc5615_dev, &ker_buf, 2);；
2.1 设备树
{% codeblock lang:dts %}
/* SPI Busses */
&spi1 {
status = “okay”;
pinctrl-names = “default”;
pinctrl-0 = <&spi1_pins>;
spidev@0 {
spi-max-frequency = <25000000>;
reg = <0>;
compatible = "rohm,dh2228fv";
/* spi-cpha; sets CPHA=1, default is CPHA=0 */
/* spi-cpol; sets CPOL=1, default is CPOL=0 */
/* spi-cs-high; default is spi cs low */
};
spidev@1 {
spi-max-frequency = <25000000>;
reg = <1>;
compatible = "ti,tlc5615";
};
};
&am33xx_pinmux {
spi1_pins: pinmux_spi1 {
pinctrl-single,pins = <
0x190 (PIN_INPUT_PULLUP | MUX_MODE3) /* spi1_sclk /
0x194 (PIN_INPUT_PULLUP | MUX_MODE3) / spi1_d0 /
0x198 (PIN_INPUT_PULLUP | MUX_MODE3) / spi1_d1 /
0x19c (PIN_INPUT_PULLUP | MUX_MODE3) / spi1_cs0 */
>;
};
};
{% endcodeblock %}
2.2 驱动程序
{% codeblock lang:c [tl5615.c] %}
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_device.h>
#include <linux/of_platform.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/spi/spi.h>
static int major;
static dev_t devid;
static struct class *tlc5615_class;
static struct cdev tlc5615_cdev;
static struct spi_device *spi_tlc5615_dev;
static int tlc5615_open (struct inode *node, struct file *filp)
{
return 0;
}
static int tlc5615_release (struct inode *node, struct file *filp)
{
return 0;
}
static ssize_t tlc5615_write (struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t *off)
{
int ret;
unsigned int ker_buf;
if(copy_from_user(&ker_buf, buf, 4))
return 0;
if (ker_buf > 1023)
ker_buf = 1023;
ker_buf = (ker_buf << 2) & (0xFFC);
//printk("ker_buf=%d\n", ker_buf);
ret = spi_write(spi_tlc5615_dev, &ker_buf, 2);
if(ret != 0)
{
printk("spi write error\n");
return -EINVAL;
}
return 4;
}
static struct file_operations tlc5615_ops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = tlc5615_open,
.write = tlc5615_write,
.release = tlc5615_release,
};
static int tlc5615_probe(struct spi_device *spi)
{
int ret;
spi->bits_per_word = 12; //tl5615 transmits 12bits(10bits data + 2bit extra)each time.
if (spi_setup(spi) < 0)
{
printk("spi master doesn't support 12 bits/word \n");
return -EINVAL;
}
spi_tlc5615_dev = spi;
if(alloc_chrdev_region(&devid, 0, 1, "tlc5615") < 0)
{
printk(KERN_INFO"Unable to alloc_chrdev_region.\n");
return -EINVAL;
}
major = MAJOR(devid);
cdev_init(&tlc5615_cdev, &tlc5615_ops);
ret = cdev_add(&tlc5615_cdev, devid, 1);
if (ret < 0)
{
printk(KERN_ERR "Unable to cdev_add.\n");
goto error;
}
tlc5615_class = class_create(THIS_MODULE, "tlc5615");
device_create(tlc5615_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "tlc5615"); // /dev/tlc5615
return 0;
error:
unregister_chrdev_region(devid, 1);
return -EINVAL;
}
static int tlc5615_remove(struct spi_device *spi)
{
device_destroy(tlc5615_class, MKDEV(major, 0));
class_destroy(tlc5615_class);
unregister_chrdev_region(devid, 1);
cdev_del(&tlc5615_cdev);
return 0;
}
static const struct of_device_id of_match_spi[] = {
{ .compatible = “ti,tlc5615”, .data = NULL },
{ /* sentinel */ }
};
static struct spi_driver tlc5615_driver = {
.probe = tlc5615_probe,
.remove = tlc5615_remove,
.driver = {
.name = “tlc5615”,
.owner = THIS_MODULE,
.of_match_table = of_match_spi,
},
};
module_spi_driver(tlc5615_driver);
MODULE_LICENSE(“GPL”);
MODULE_AUTHOR(“hceng huangcheng.job@foxmail.com”);
MODULE_DESCRIPTION(“TI am335x board spi device: tl5615 driver.”);
MODULE_VERSION(“v1.0”);
{% endcodeblock %}
2.3 测试程序
{% codeblock lang:c [tl5615_app.c] %}
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
// ./tl5615_app val
// val = 0~4.096v (0~1023)
int main(int argc, char **argv)
{
int fd;
float f_val = atof(argv[1]);
unsigned int i_val = f_val * 1000 / 4;
if(i_val > 1023)
i_val = 1023;
fd = open("/dev/tlc5615", O_RDWR);
if (fd < 0)
printf("Can't open!\n");
write(fd, &i_val, 4);
close(fd);
return 0;
}
{% endcodeblock %}
输出电压计算公式：
output=2*(Vref)*(val/1024) //其中val为SPI传输的前10位数据。
3. SPI设备——ssd1306
SSD1306是一个分辨率为128*64的OLED显示屏。
OLED的驱动稍微麻烦一点，除了对SSD1306的基本操作，还要解决以下两个问题。
-
1.需要设备树提供DC引脚
采用SPI接口的OLED，除了时钟引脚(CLK)、使能引脚(EN)、数据发送引脚(MOSI)外，还需要数据/命令切换引脚(DC)。
因为OLED只接收数据的缘故，AM335X的数据接收引脚(MISO)就不需要了。
因此需要在设备树中加入DC引脚信息，并在驱动中解析使用。 -
2.需要支持软件片选
AM335X的SPI只有两个硬件片选CS0和CS1，现在有了三个设备，两个片选自然是不够的，因此需要添加软件片选，即使用GPIO作为片选引脚。
而AM335X的SDK目前是不支持软件片选的，因此需要修改SPI控制器驱动(spi-omap2-mcspi.c)来实现。
修改的思路也比较简单，关注两个变量**spi->chip_select和spi->cs_gpio**。
spi->chip_select是设备树中reg的值，为0、1分别表示CS0和CS1，从2开始，就意味着该设备使用GPIO作为片选了；
spi->cs_gpio是设备树中cs-gpios的值，如果在设备树中值为<0>，这里将为-2
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