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嵌入式開發(fā)之linux spi驅(qū)動(dòng)分析 關(guān)于spi的學(xué)習(xí)，最好的方法當(dāng)然是看Linux的源代碼，主要是driver/spi/spi.c(h)，spidev.c(h)。spi dev的示例可以看看at25.c，spi總線的示例可以看omap_uwire或者spi_s3c24xx.c和spi_s3c24xx_gpio.c。在看這些代碼之前，需要對(duì)linux的設(shè)備模型有一定的了解。 另外，網(wǎng)上有兩篇教程不錯(cuò)，《linux spi子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)分析》以及《linux spi子系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)分析 續(xù)》，如果嵌友有興趣可以百度一下。 下面是我們整理的關(guān)于SPI的一些經(jīng)驗(yàn)心得。 SPI子系統(tǒng) spi子系統(tǒng)中，spi設(shè)備用struct spi_dev描述，它的驅(qū)動(dòng)程序用struct spi_driver描述。spi總線設(shè)備用struct spi_master描述。另外，還有兩個(gè)重要的全局變量： struct bus_type spi_bus_type = { .name = "spi", .dev_attrs = spi_dev_attrs, .match = spi_match_device, .uevent = spi_uevent, .suspend = spi_suspend, .resume = spi_resume, }; static struct class spi_master_class = { .name = "spi_master", .owner = THIS_MODULE, .dev_release = spi_master_release, }; spi_bus_type對(duì)應(yīng)sys中的spi bus總線，Linux設(shè)備模型對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)體有詳細(xì)介紹。 所有spi_master對(duì)應(yīng)的spi總線都屬于spi_master_class，也就是說是一個(gè)虛擬設(shè)備，它的父設(shè)備可能是物理設(shè)備，比如platform_device等等，s3c2410就是這種情況。 SPI設(shè)備 SPI設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序通過spi_register_driver注冊(cè)進(jìn)SPI子系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)類型為struct spi_driver。典型例子如at25.c。 static struct spi_driver at25_driver = { .driver = { .name = "at25", .owner = THIS_MODULE, }, .probe = at25_probe, .remove = __devexit_p(at25_remove), }; 因?yàn)閟pi總線不支持SPI設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)，所以一般在spi的probe函數(shù)中不會(huì)檢測(cè)設(shè)備是否存在，而是做一些spi設(shè)備的初始化工作。 spi驅(qū)動(dòng)中可以調(diào)用下列函數(shù)進(jìn)行spi的傳輸操作： static inline int spi_write(struct spi_device *spi, const u8 *buf, size_t len); static inline int spi_read(struct spi_device *spi, u8 *buf, size_t len); extern int spi_write_then_read(struct spi_device *spi, const u8 *txbuf, unsigned n_tx, u8 *rxbuf, unsigned n_rx); static inline ssize_t spi_w8r8(struct spi_device *spi, u8 cmd); static inline ssize_t spi_w8r16(struct spi_device *spi, u8 cmd); 由于spi設(shè)備不能被spi總線動(dòng)態(tài)掃描，所以spi子系統(tǒng)使用了另一種方法，就是通過spi_register_board_info函數(shù)將spi設(shè)備靜態(tài)得登記到系統(tǒng)中。 int __init spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n); struct spi_board_info { char modalias[32]; // 設(shè)備名 const void *platform_data; // 私有數(shù)據(jù)，會(huì)被設(shè)置到spi_device.dev.platform_data void *controller_data; // 私有數(shù)據(jù)，會(huì)被設(shè)置到spi_device.controller_data int irq; // 中斷號(hào) u32 max_speed_hz; // 最大速率 u16 bus_num; // 用于關(guān)聯(lián)spi_master u16 chip_select; // 與片選有關(guān) u8 mode; // spi_device.mode }; 在具體平臺(tái)的文件中，可以定義struct spi_board_info的結(jié)構(gòu)體，然后通過spi_register_board_info函數(shù)保存這些結(jié)構(gòu)體，最后在scan_boardinfo函數(shù)中根據(jù)這些保存的結(jié)構(gòu)體創(chuàng)建spi設(shè)備（spi_new_device）。 spi_new_device用于登記spi設(shè)備，這里面又分兩步，首先是spi_alloc_device，然后是spi_add_device。 struct spi_device *spi_new_device(struct spi_master *master, struct spi_board_info *chip) spi_dev* pdev = spi_alloc(master); proxy->chip_select = chip->chip_select; proxy->max_speed_hz = chip->max_speed_hz; proxy->mode = chip->mode; proxy->irq = chip->irq; strlcpy(proxy->modalias, chip->modalias, sizeof(proxy->modalias)); proxy->dev.platform_data = (void *) chip->platform_data; proxy->controller_data = chip->controller_data; proxy->controller_state = NULL; spi_add_device(proxy); struct spi_device *spi_alloc_device(struct spi_master *master) struct device * dev = master->dev.parent; struct spi_dev * spi = kzalloc(sizeof *spi, GFP_KERNEL); spi->master = master; spi->dev.parent = dev; spi->dev.bus = &spi_bus_type; spi->dev.release = spidev_release; device_initialize(&spi->dev); 這里spi_dev的父設(shè)備被指定為master的父設(shè)備，而master是spi總線設(shè)備，擁有class，是一個(gè)虛擬設(shè)備。也就是說，spi設(shè)備和與之對(duì)應(yīng)的總線設(shè)備擁有同一個(gè)父設(shè)備，這個(gè)父設(shè)備一般來說是一個(gè)物理設(shè)備。 int spi_add_device(struct spi_device *spi) snprintf(spi->dev.bus_id, sizeof spi->dev.bus_id, "%s.%u", spi->master->dev.bus_id, spi->chip_select); status = spi->master->setup(spi); status = device_add(&spi->dev); spi總線 struct spi_master { struct device dev; s16 bus_num; // 總線號(hào)，如果板子上有多個(gè)spi總線，靠這個(gè)域區(qū)分；另外，spi_dev中也有bus_num，spi_dev通過這個(gè)域找到它所屬的總線。 u16 num_chipselect; // 片選號(hào)，如果一個(gè)spi總線有多個(gè)設(shè)備， /* setup mode and clock, etc (spi driver may call many times) */ int (*setup)(struct spi_device *spi); int (*transfer)(struct spi_device *spi, struct spi_message *mesg); /* called on release() to free memory provided by spi_master */ void (*cleanup)(struct spi_device *spi); }; 登記spi總線 struct spi_master *spi_alloc_master(struct device *dev, unsigned size); int spi_register_master(struct spi_master *master); scan_boardinfo(master); spi_register_master中會(huì)調(diào)用scan_boardinfo。scan_boardinfo中，會(huì)掃描前面保存的boardinfo，看新注冊(cè)的master中的bus_num是否與boardinfo中bus_num匹配，如果匹配，那就調(diào)用spi_new_device創(chuàng)建spi設(shè)備，并登記到spi子系統(tǒng)中。 setup函數(shù) setup函數(shù)會(huì)做一些初始化工作。比如，根據(jù)spi設(shè)備的速率，設(shè)備paster的位傳輸定時(shí)器；設(shè)置spi傳輸類型；等等。 spi_add_device函數(shù)中，會(huì)先調(diào)用setup函數(shù)，然后再調(diào)用device_add。這是因?yàn)閐evice_add中會(huì)調(diào)用到driver的probe函數(shù)，而probe函數(shù)中可能會(huì)對(duì)spi設(shè)備做IO操作。所以spi子系統(tǒng)就先調(diào)用setup為可能的IO操作做好準(zhǔn)備。 但是，在代碼中，setup函數(shù)似乎也就只在這一個(gè)地方被調(diào)用。具體傳輸過程中切換spi設(shè)備時(shí)也要做配置工作，但這里的配置工作就由具體傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)代碼決定了，可以看看spi_bitbang.c中的函數(shù)bitbang_work。 cleanup函數(shù) cleanup函數(shù)會(huì)在spidev_release函數(shù)中被調(diào)用，spidev_release被登記為spi dev的release函數(shù)。 transfer函數(shù) transfer函數(shù)用于spi的IO傳輸。但是，transfer函數(shù)一般不會(huì)執(zhí)行真正的傳輸操作，而是把要傳輸?shù)膬?nèi)容放到一個(gè)隊(duì)列里，然后調(diào)用一種類似底半部的機(jī)制進(jìn)行真正的傳輸。這是因?yàn)椋瑂pi總線一般會(huì)連多個(gè)spi設(shè)備，而spi設(shè)備間的訪問可能會(huì)并發(fā)。如果直接在transfer函數(shù)中實(shí)現(xiàn)傳輸，那么會(huì)產(chǎn)生競態(tài)，spi設(shè)備互相間會(huì)干擾。 所以，真正的spi傳輸與具體的spi控制器的實(shí)現(xiàn)有關(guān)，spi的框架代碼中沒有涉及。像spi設(shè)備的片選、根據(jù)具體設(shè)備進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整等等都在實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)拇a中被調(diào)用。 SPI的傳輸命令都是通過結(jié)構(gòu)體spi_message定義。設(shè)備程序調(diào)用transfer函數(shù)將spi_message交給spi總線驅(qū)動(dòng)，總線驅(qū)動(dòng)再將message傳到底半部排隊(duì)，實(shí)現(xiàn)串行化傳輸。 struct spi_message { struct list_head transfers; struct spi_device *spi; unsigned is_dma_mapped:1; void (*complete)(void *context); void *context; unsigned actual_length; int status; struct list_head queue; void *state; }; spi_message中，有一個(gè)transfers隊(duì)列，spi_transfer結(jié)構(gòu)體通過這個(gè)隊(duì)列掛到spi_message中。一個(gè)spi_message代表一次傳輸會(huì)話，spi_transfer代表一次單獨(dú)的IO操作。比如，有些spi設(shè)備需要先讀后寫，那么這個(gè)讀寫過程就是一次spi會(huì)話，里面包括兩個(gè)transfer，一個(gè)定義寫操作的參數(shù)，另一個(gè)定義讀操作的參數(shù)。 spidev.c 如果不想為自己的SPI設(shè)備寫驅(qū)動(dòng)，那么可以用Linux自帶的spidev.c提供的驅(qū)動(dòng)程序。要使用spidev.c的驅(qū)動(dòng)，只要在登記設(shè)備時(shí)，把設(shè)備名設(shè)置成spidev就可以。spidev.c會(huì)在device目錄下自動(dòng)為每一個(gè)匹配的SPI設(shè)備創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)名”spi%d”。之后，用戶程序可以通過字符型設(shè)備的通用接口控制SPI設(shè)備。 需要注意的是，spidev創(chuàng)建的設(shè)備在設(shè)備模型中屬于虛擬設(shè)備，它的class是spidev_class。它的父設(shè)備是在boardinfo中定義的spi設(shè)備。 想學(xué)習(xí)想進(jìn)步的你和我聯(lián)系預(yù)約就可以免費(fèi)聽課了。 以下課程可免費(fèi)試聽C語言、電子、PCB、STM32、Linux、FPGA、JAVA、安卓等。 宋工企鵝號(hào)：3524-6590-88 Tel/WX：173--1795--1908 
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