Linux SPi总线使用

最新推荐文章于 2025-04-29 16:23:52 发布

_cuihua

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分类专栏： linux驱动流程文章标签： linux 嵌入式 spi 驱动程序 c语言

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1. 简介

SPI总线是很常用的总线类型，有好多设备的数据接口都采用了SPI总线，比如ICM20608加速度陀螺仪传感器。在Linux中，SPI设备是采用了Linux惯用的设备模型:driver->bus->device，此总线类型是SPI总线，driver就是我们针对某一SPI设备所编写的设备驱动，使用bus给我们提供的SPI总线操控函数，然后根据SPI设备信息来编写SPI设备驱动。当我们编写SPI设备驱动时，需要将SPI设备驱动（spi_driver）使用设备注册函数（spi_register_driver）注册到Linux内核中，然后我们就可以使用bus所提供的的SPI操控函数了。SPI操控函数是由SPI控制器提供的。
SPI控制器其实也是一个driver->bus->device模型，只不过这个SPI控制器驱动由芯片厂商人员编写，提供给我们操控SPI控制器。这个总线是platform总线类型，device设备是在设备树中获取的SPI控制器的信息，然后芯片厂商编写driver，最后将SPI控制器注册到内核中，这样我们编写SPI设备驱动时就可以使用厂商提供的SPI控制器操控函数了。
其简单的模型如下：
在这里插入图片描述

2. SPI数据类型

1). SPI控制器驱动结构体

这个结构体里面主要是包含了某个SPI控制器的所有课操控信息结构体，比如这个SPI控制器的传输函数等信息。spi_master结构体在include/linux/spi/spi.h的第315行左右定义，其具体内容如下：

struct spi_master {
   
	......
	int (*transfer)(struct spi_device *spi, struct spi_message *mesg);	/* 次函数就是SPI传输数据函数	*/
	......
	int (*transfer_one_message)(struct spi_master *master, struct spi_message *mesg); /* 这个也是 */
	......

其实这个结构体我们不需要关心，这个结构体在芯片厂商人员编写SPI控制器驱动时，注册后，这里面的信息就已经有了，我们不需要去干预。结构体具体的信息很复杂，可以不去了解，也可以通过315行上面的注释来了解。

2). SPI设备信息结构体

spi_device结构体里面储存着这个SPI设备从设备树中获取的信息，在include/linux/spi/spi.h中的第72行左右有定义，其内容如下：

struct spi_device {
   
	struct device		dev;	/* SPI设备信息的父类	*/
	struct spi_master	*master;	/* 所使用的SPI控制器结构体*/
	u32			max_speed_hz;	/* spi设备所支持的最大时钟频率	*/
	u8			chip_select;	/* 片选选中电平	*/
	u8			bits_per_word;	/* 每个字的bit数，默认8位，可以被驱动使用者修改	*/
	u16			mode;	/* 数据传输模式，cpol,chpa */
/* mode参数	*/
#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;	/* 所使用的的irq号	*/
	void			*controller_state;
	void			*controller_data;
	char			modalias[SPI_NAME_SIZE];
	int			cs_gpio;	/* 片选所使用的的gpio号 */

	/*
	 * likely need more hooks for more protocol options affecting how
	 * the controller talks to each chip, like:
	 *  - memory packing (12 bit samples into low bits, others zeroed)
	 *  - priority
	 *  - drop chipselect after each word
	 *  - chipselect delays
	 *  - ...
	 */
};

一个SPi控制器可能挂了很多个SPI设备，有可能每个SPI设备所需要的的SPI控制器的参数不同，比如SPI速率，片选引脚，等每个SPI特有的信息，这个特有的信息不能放在共有的结构体中，需要针对某个SPI初始化，所以这个spi_device中除了保存从设备树获取的设备树信息，还保存着自己特有的信息，如果设备树里面没有添加，我们也可以修改这个结构体，然后设置这个SPI控制器。
一般都需要修改了cpol，csph，这个是按照SPI设备芯片所配置的，本次全部配置为0，然后使用spi_setup函数设置。
其中master结构体就是在设备树中设备指定所使用的的SPI控制器，让kernel读取设备树时，就会将所指定的SPI控制器的地址保存在这个master变量中，当进行设备传输时，就需要将spi_device结构体传入进去，用来寻找所使用的的哪个SPI控制器。

3). SPI设备驱动结构体

spi_driver是需要我们针对SPI设备所写驱动所使用的的结构体，当我们将其内容写完时，需要注册到内核进去，然后这个SPI设备就可以自由的使用。spi_driver结构体在/include/linux/spi/spi.h的第180行左右，其内容如下：

struct spi_driver {
   
	const struct spi_device_id *id_table;	/* 传统设备匹配表	*/
	int			(*probe)(struct spi_device *spi);	/* 设备和驱动匹配后会自动运行的函数	*/
	int			(*remove)(struct spi_device *spi

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