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嵌入式開發之linux spi驅動分析 關于spi的學習，最好的方法當然是看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linux的設備模型有一定的了解。 另外，網上有兩篇教程不錯，《linux spi子系統驅動分析》以及《linux spi子系統 驅動分析 續》，如果嵌友有興趣可以百度一下。 下面是我們整理的關于SPI的一些經驗心得。 SPI子系統 spi子系統中，spi設備用struct spi_dev描述，它的驅動程序用struct spi_driver描述。spi總線設備用struct spi_master描述。另外，還有兩個重要的全局變量： 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對應sys中的spi bus總線，Linux設備模型對這個結構體有詳細介紹。 所有spi_master對應的spi總線都屬于spi_master_class，也就是說是一個虛擬設備，它的父設備可能是物理設備，比如platform_device等等，s3c2410就是這種情況。 SPI設備 SPI設備的驅動程序通過spi_register_driver注冊進SPI子系統，驅動類型為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), }; 因為spi總線不支持SPI設備的自動檢測，所以一般在spi的probe函數中不會檢測設備是否存在，而是做一些spi設備的初始化工作。 spi驅動中可以調用下列函數進行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設備不能被spi總線動態掃描，所以spi子系統使用了另一種方法，就是通過spi_register_board_info函數將spi設備靜態得登記到系統中。 int __init spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n); struct spi_board_info { char modalias[32]; // 設備名 const void *platform_data; // 私有數據，會被設置到spi_device.dev.platform_data void *controller_data; // 私有數據，會被設置到spi_device.controller_data int irq; // 中斷號 u32 max_speed_hz; // 最大速率 u16 bus_num; // 用于關聯spi_master u16 chip_select; // 與片選有關 u8 mode; // spi_device.mode }; 在具體平臺的文件中，可以定義struct spi_board_info的結構體，然后通過spi_register_board_info函數保存這些結構體，最后在scan_boardinfo函數中根據這些保存的結構體創建spi設備（spi_new_device）。 spi_new_device用于登記spi設備，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的父設備被指定為master的父設備，而master是spi總線設備，擁有class，是一個虛擬設備。也就是說，spi設備和與之對應的總線設備擁有同一個父設備，這個父設備一般來說是一個物理設備。 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，如果板子上有多個spi總線，靠這個域區分；另外，spi_dev中也有bus_num，spi_dev通過這個域找到它所屬的總線。 u16 num_chipselect; // 片選號，如果一個spi總線有多個設備， /* 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中會調用scan_boardinfo。scan_boardinfo中，會掃描前面保存的boardinfo，看新注冊的master中的bus_num是否與boardinfo中bus_num匹配，如果匹配，那就調用spi_new_device創建spi設備，并登記到spi子系統中。 setup函數 setup函數會做一些初始化工作。比如，根據spi設備的速率，設備paster的位傳輸定時器；設置spi傳輸類型；等等。 spi_add_device函數中，會先調用setup函數，然后再調用device_add。這是因為device_add中會調用到driver的probe函數，而probe函數中可能會對spi設備做IO操作。所以spi子系統就先調用setup為可能的IO操作做好準備。 但是，在代碼中，setup函數似乎也就只在這一個地方被調用。具體傳輸過程中切換spi設備時也要做配置工作，但這里的配置工作就由具體傳輸的實現代碼決定了，可以看看spi_bitbang.c中的函數bitbang_work。 cleanup函數 cleanup函數會在spidev_release函數中被調用，spidev_release被登記為spi dev的release函數。 transfer函數 transfer函數用于spi的IO傳輸。但是，transfer函數一般不會執行真正的傳輸操作，而是把要傳輸的內容放到一個隊列里，然后調用一種類似底半部的機制進行真正的傳輸。這是因為，spi總線一般會連多個spi設備，而spi設備間的訪問可能會并發。如果直接在transfer函數中實現傳輸，那么會產生競態，spi設備互相間會干擾。 所以，真正的spi傳輸與具體的spi控制器的實現有關，spi的框架代碼中沒有涉及。像spi設備的片選、根據具體設備進行時鐘調整等等都在實現傳輸的代碼中被調用。 SPI的傳輸命令都是通過結構體spi_message定義。設備程序調用transfer函數將spi_message交給spi總線驅動，總線驅動再將message傳到底半部排隊，實現串行化傳輸。 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transfers隊列，spi_transfer結構體通過這個隊列掛到spi_message中。一個spi_message代表一次傳輸會話，spi_transfer代表一次單獨的IO操作。比如，有些spi設備需要先讀后寫，那么這個讀寫過程就是一次spi會話，里面包括兩個transfer，一個定義寫操作的參數，另一個定義讀操作的參數。 spidev.c 如果不想為自己的SPI設備寫驅動，那么可以用Linux自帶的spidev.c提供的驅動程序。要使用spidev.c的驅動，只要在登記設備時，把設備名設置成spidev就可以。spidev.c會在device目錄下自動為每一個匹配的SPI設備創建設備節點，節點名”spi%d”。之后，用戶程序可以通過字符型設備的通用接口控制SPI設備。 需要注意的是，spidev創建的設備在設備模型中屬于虛擬設備，它的class是spidev_class。它的父設備是在boardinfo中定義的spi設備。 想學習想進步的你和我聯系預約就可以免費聽課了。 以下課程可免費試聽C語言、電子、PCB、STM32、Linux、FPGA、JAVA、安卓等。 宋工企鵝號：3524-6590-88 Tel/WX：173--1795--1908 
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