linux主机驱动与外设驱动分离思想

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1、Linux主机驱动与外设驱动分离思想1主机、外设驱动分离的意义在Linux设备驱动框架的设计中，除了有分层设计实现以外，还有分隔的思想。举一个简单的例子，假设我们要通过SPI总线访问某外设，在这个访问过程中，要通过操作CPUXXX上的SPI控制器的寄存器来达到访问SPI外设YYY的目的，最简单的方法是：return_typexxx_write_spi_yyy(...){xxx_write_spi_host_ctrl_reg(ctrl);xxx_write_spi_host_data_reg(buf);while(!(xxx_spi_host_s

2、tatus_reg()&SPI_DATA_TRANSFER_DONE));...}如果按照这种方式来设计驱动，结果是对于任何一个SPI外设来讲，它的驱动代码都是CPU相关的。也就是说，当然用在CPUXXX上的时候，它访问XXX的SPI主机控制寄存器，当用在XXX1的时候，它访问XXX1的SPI主机控制寄存器：return_typexxx1_write_spi_yyy(...){xxx1_write_spi_host_ctrl_reg(ctrl);xxx1_write_spi_host_data_reg(buf);while(!(xxx1_spi

3、_host_status_reg()&SPI_DATA_TRANSFER_DONE));...}这显然是不能接受的，因为这意味着外设YYY用在不同的CPUXXX和XXX1上的时候需要不同的驱动。那么，我们可以用如图12.4的思想对主机控制器驱动和外设驱动进行分离。这样的结构是，外设a、b、c的驱动与主机控制器A、B、C的驱动不相关，主机控制器驱动不关心外设，而外设驱动也不关心主机，外设只是访问核心层的通用的API进行数据传输，主机和外设之间可以进行任意的组合。图12.4Linux设备驱动的主机、外设驱动分离如果我们不进行如图12.4的主机和外设

4、分离，外设a、b、c和主机A、B、C进行组合的时候，需要9个不同的驱动。设想一共有m个主机控制器，n个外设，分离的结果是需要m+n个驱动，不分离则需要m*n个驱动。LinuxSPI、I2C、USB、ASoC（ALSASoC）等子系统都典型地利用了这种分离的设计思想，在本章我们先以简单一些的SPI为例，而I2C、USB、ASoC等则在后续章节会进行详细介绍。2LinuxSPI主机和设备驱动SPI（同步外设接口）是由摩托罗拉公司开发的全双工同步串行总线，其接口由MISO（串行数据输入），MOSI（串行数据输出），SCK（串行移位时钟），SS（从使能

5、信号）四种信号构成，SS决定了唯一的与主设备通信的从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由MOSI输出，MISO输入，数据在时钟的上升或下降沿由MOSI输出，在紧接着的下降或上升沿由MISO读入，这样经过8/16次时钟的改变，完成8/16位数据的传输。SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）可以进行配置。如果CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据

6、被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。SPI接口时序如图12.5所示。图12.5SPI总线时序在Linux中，用代码清单12.12的spi_master结构体来描述一个SPI主机控制器驱动，其主要成员是主机控制器的序号（系统中可能存在多个SPI主机控制器）、片选数量、SPI模式和时钟设置用到的函数、数据传输用到的函数等。代码清单12.12spi_master结构体1structspi_master{2structdevicedev;3s16bus_num;4u16num_chipselect;56/*设

7、置模式和时钟*/7int(*setup)(structspi_device*spi);89/*双向数据传输*/10int(*transfer)(structspi_device*spi,11structspi_message*mesg);1213void(*cleanup)(structspi_device*spi);14};分配、注册和注销SPI主机的API由SPI核心提供：structspi_master*spi_alloc_master(structdevice*host,unsignedsize);intspi_register_mas

8、ter(structspi_master*master);voidspi_unregister_master(structspi_master*mas