SPI子系统

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SPI驱动框架

SPI 驱动框架和 I2C 很类似 ，都分为主机控制器驱动和设备驱动。

SPI主机驱动

​ SPI 主机驱动就是 SOC 的 SPI 控制器驱动，类似 I2C 驱动里面的适配器驱动。 Linux 内核
使用结构体spi_master 表示 SPI 主机驱动 。

​ SPI 主机驱动的核心就是申请 spi_master，然后初始化 spi_master，最后向 Linux 内核注册
spi_master。

​ 和 I2C 适配器驱动一样， SPI 主机驱动一般都是半导体厂商去编写的。

SPI 设备驱动

​ Linux 内核使用 spi_driver 结构体来表示 spi 设备驱动。 SPI 设备驱动的关键就是 spi_driver ，申请，设置，向内核注册 spi_driver。

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static struct spi_driver chip_spi_driver = {
	.probe		= chip_spi_probe,
	.remove     = chip_spi_remove,
	.driver = {
		.name	= "chip",
		.owner = THIS_MODULE,
		.of_match_table = chip_of_match,
	},
	.id_table	= chip_id,
};

spi_driver 注册

  1. 传统方法

在驱动入口init函数中，调用spi_register_driver 来注册 spi_driver。

在驱动出口exit函数中，调用spi_unregister_driver 来注销 spi_driver

  1. 使用宏定义module_spi_driver 来直接注册spi_driver

这个宏定义将 spi_register/unregister_driver() 与 module_init 和 module_exit 封装了起来。

注册完成，匹配成功就可调用probe函数

SPI device 与 driver 匹配

同样与I2C子系统非常相似，当匹配成功， probe 函数就会被调用。

常用compatible属性进行匹配。

spi_driver设置

spi设备驱动本质上任属于字符设备驱动范畴。

  • 在prob函数中

进行字符设备的注册，设备节点的创建，将file_operations结构体注册进内核，并初始化spi_device

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static struct spi_device *spi; 

spi->mode = SPI_MODE_0; /*MODE0，CPOL=0，CPHA=0*/
spi_setup(spi);
  • 在remove函数

进行与prob函数中顺序相反的注销。

  • 填充file_operations结构体的open, read, write，release等函数。

注意：platform_device 中如果不提供 release 函数 ，则在调用 platform_device_unregister 时会出现警告，

如果实在无事可做，可以提供一个空的release 函数。

SPI 设备树节点

设备树添加节点

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&ecspi3 { 
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_ecspi3>;
    cs-gpios = <&gpio1 20 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* 软件片选 */
    status = "okay";
    
    
    spidev: icm20608@0{
        compatible = "invensense,icm20608";
        interrupt-parent = <&gpio1>;
        interrupts = <1 1>;
        spi-max-frequency = <8000000>; 
        reg = <0>; 
    };
};

pinctrl子系统修改

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pinctrl_ecspi3: ecspi3 {              
            fsl,pins = <
        MX6UL_PAD_UART2_CTS_B__ECSPI3_MOSI         0x000010B0
        MX6UL_PAD_UART2_RTS_B__ECSPI3_MISO         0x000010B0
        MX6UL_PAD_UART2_RX_DATA__ECSPI3_SCLK       0x000010B0
        //MX6UL_PAD_UART2_TX_DATA__ECSPI3_SS0        0x000010B0//硬件片选
        MX6UL_PAD_UART2_TX_DATA__GPIO1_IO20        0x000010B0 //软件片选                
    >;
};

片选引脚使用软件片选，即使用一个GPIO引脚进行CS引脚模拟。

SPI 通信过程

spi通信步骤

  1. 申请并初始化 spi_transfer，设置 spi_transfer 的 tx_buf 成员变量， tx_buf 为要发送的数
    据。然后设置 rx_buf 成员变量， rx_buf 保存着接收到的数据。最后设置 len 成员变量，也就是
    要进行数据通信的长度。
  2. 使用 spi_message_init 函数初始化 spi_message。
  3. 使用spi_message_add_tail函数将前面设置好的spi_transfer添加到spi_message队列中。
  4. 使用 spi_sync 函数完成 SPI 数据同步传输。 
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/* SPI 多字节发送 */
static int spi_send(struct spi_device *spi, u8 *buf, int len)
{
    int ret;    
    struct spi_message message;
    struct spi_transfer transfer = {
        .tx_buf = buf,
        .len = len,
    };
    
    spi_message_init(&message); /* 初始化 spi_message */
    spi_message_add_tail(transfer, &message);/* 将 spi_transfer 添加到 spi_message 队列 */
    ret = spi_sync(spi, &message); /* 同步传输 */
    
    return ret;
}

/* SPI 多字节接收 */
static int spi_receive(struct spi_device *spi, u8 *buf, int len)
{
    int ret;
    struct spi_message message;
    struct spi_transfer transfer = {
        .rx_buf = buf,
        .len = len,
    };
    
    spi_message_init(&message); /* 初始化 spi_message */
    spi_message_add_tail(transfer, &message);/* 将 spi_transfer 添加到 spi_message 队列 */
    ret = spi_sync(spi, &message); /* 同步传输 */
    
    return ret;
}

​ SPI 数据传输也支持异步传输，异步传输不会阻塞地等到完成，异步传输需要设置 spi_message 中的 complete成员变量， complete 是一个回调函数，当 SPI 异步传输完成以后此函数就会被调用。

SPI 异步传输函数为 spi_async，函数原型如下：

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int spi_async(struct spi_device *spi, struct spi_message *message)

spi通信函数封装

参考内核源码 /kernel/driver/spi/spi.c spi.h

实际还是 spi_transfer， spi_message进一步封装

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static inline int spi_write(struct spi_device *spi, const void *buf, size_t len)

static inline int spi_read(struct spi_device *spi, void *buf, size_t len)

extern int spi_write_then_read(struct spi_device *spi,
		const void *txbuf, unsigned n_tx,
		void *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)